TRIM5α在巨噬细胞极化中的作用机制及极化对HIV-1复制的影响研究

Macrophage, which was target cell and major viral reservoirs of HIV-1, plays crucial roles in AIDS pathogenesis. Macrophage polarziation could influence HIV-1 replication, but its mechansim was not clear. LPS could influence macrophage's function by inducing polarization, however, it was not clear whether there was a relationship between anti-HIV-1 activity of macrophage induced by LPS and polarization. Our previous study proved that LPS could protect macrophage from HIV-1 infection and found that LPS induced macrophage differentiation. Therefore, we hypothesized that macrophage acquired anti-HIV-1 activity through polarizaiton induced by LPS and polarizaition was not independent of TRIM5α. In order to verify this hypothesis, we planed to study: the relationship between macrophage polarization induced by LPS and HIV-1 infection; the function of TRIM5α in polarization induced by LPS and anti-HIV-1 activity. Through this study, we hope to make sure the relationship between polarization and anti-HIV-1 activity and the mechanism of TRIM5α in macrophage polarization and anti-HIV-1 activity, which would hope to deepen the understanding about AIDS initation and development.

巨噬细胞是HIV-1的靶细胞和主要储存细胞，在艾滋病致病机制中发挥重要作用。巨噬细胞的极化影响了HIV-1在细胞中的复制，其机制尚不清楚。LPS会刺激巨噬细胞发生极化而影响巨噬细胞功能，但是目前尚不清楚LPS诱导的巨噬细胞抗HIV-1活性与巨噬细胞的极化是否存在联系。我们前期研究验证了LPS对巨噬细胞的保护作用，发现LPS会使巨噬细胞进一步分化。由此我们假设：LPS通过使巨噬细胞发生极化而具有抑制HIV-1复制的能力，而TRIM5α则参与该极化过程。为了验证这一假设，本项目拟在前期研究基础上研究：LPS刺激下巨噬细胞的极化状态与HIV-1感染巨噬细胞的关系；TRIM5α在LPS诱导的极化状态与抗HIV-1活性中的作用。本研究将初步明确巨噬细胞极化与抗HIV-1活性的关系及TRIM5α在其中的作用机制，对于深入了解艾滋病的发病机制和病程进展具有重要的理论意义和潜在的应用价值。

巨噬细胞是HIV-1感染的两种主要靶细胞之一，并且不同于CD4 T细胞，感染HIV-1的巨噬细胞依旧可以长期存活。同时，巨噬细胞广泛存在于组织当中，由于取材的困难，导致过去对巨噬细胞在HIV感染过程中的作用和机制研究较少。HIV研究早期关于巨噬细胞的研究发现LPS可以限制HIV-1在巨噬细胞中的复制，但是其具体机制尚不清楚。最近关于巨噬细胞的研究发现巨噬细胞在组织中会发生某种特化—极化，而不同极化形式的巨噬细胞表现出不同的表型和功能。基于此，我们希望通过研究来揭示LPS诱导的HIV-1限制能力与巨噬细胞极化表型是否具有某种形式的联系，同时希望研究清楚LPS限制HIV-1在巨噬细胞中复制的可能机制。通过本项目的研究，我们获得了以下成果：(1) 通过研究LPS处理对不同HIV限制因子的表达，我们发现LPS显著改变HIV限制因子的表达，而抑制其中一个限制因子SAMHD1的功能可以部分恢复HIV-1在巨噬细胞中的复制，并且LPS的这一功能需要MyD88不依赖信号通路的活化，但是LPS诱导的包括I型干扰素在内的多种细胞因子并不具备限制HIV-1在巨噬细胞内复制的能力。由此我们得出结论，LPS部分通过SAMHD1的HIV-1限制能力来限制HIV-1在巨噬细胞中的复制；(2) 我们研究了LPS处理对巨噬细胞极化的影响，结果发现LPS诱导巨噬细胞极化为M2b型巨噬细胞，结合LPS可以诱导巨噬细胞产生HIV-1限制能力，我们认为限制HIV-1复制应该是M2b型巨噬细胞所具有的特性；(3) 同时我们通过建立TRIM5α的knockdown稳定细胞系，发现众多的巨噬细胞极化marker和限制因子表达发生变化，这一结果表明TRIM5α极有可能通过相关的信号通路来影响巨噬细胞的极化和表型以及相关功能；(4) 此外，通过比较研究平顶猴TRIMCyp和鹰猴TRIMCyp的序列差异与HIV-1限制能力差别的相关性，发现细胞内TRIMCyp单体的数量与其HIV-1限制能力呈正相关，并据此提出了TRIMCyp与HIV-1相互作用的新模型；(5) 最后我们通过研究食蟹猴和中国猕猴TRIM5α基因多态性与其HIV-2和SIVmac239限制能力相关性，新发现了可以影响食蟹猴和中国猕猴TRIM5α病毒限制能力的基因多态性。以上研究结果，对于更好的理解HIV发病机制具有极其重要的意义。