H9N2亚型禽流感病毒诱导鸡体继发大肠杆菌感染的分子机制

The prevalence of H9N2 subtype avian influenza virus (AIV) shows an expanding trend in China. The secondary Escherichia coli (E. coli) disease induced by H9N2 AIV infection is the main cause of the increased morbidity and mortality in poultry, but the synergetic pathogenic mechanism between these two pathogens is not clear. The transforming growth factor-β1 (TGF-β1) is a kind of widespread and pleiotropic cytokine, which is involoved in proinflammatory response, tissue repair, and immune regulation, etc. Our previous studies have proven that H9N2 virus infection raised the adhesion of E. coli to chicken cells and up-regulated the expression of TGF-β1, and the exogenously added recombinant chicken TGF-β1 also raised the adhesion of E. coli. However, more systematic mechanism about the roles of TGF-β1 on E. coli adhesion induced by H9N2 virus infection remains to be further studied. This project intends to explore the effects of H9N2 AIV on the expression and activity of chicken TGF-β1 and the effects of chicken TGF-β1 on E. coli adhesion to host cells, and then further uncover the viral proteins interacted with chicken TGF-β1, thereby to reveal the molecular mechanism of secondary E. coli infection induced by H9N2 AIV infection in chickens. The findings will show important guiding significance for the comprehensive control of H9N2 subtype avian influenza and the development of novel anti-infective drugs.

H9N2亚型禽流感病毒（AIV）在我国的流行呈不断扩大趋势，因其感染继发的大肠杆菌病是造成家禽发病率和死亡率升高的主要原因，但是两种病原的协同致病机制并不清楚。宿主转化生长因子-β1（TGF-β1）是一种广泛存在并参与促炎、修复和免疫调节等过程的多效细胞因子。实验室前期研究证明，H9N2病毒感染提高了大肠杆菌对鸡细胞的粘附，并上调了鸡TGF-β1的表达，且外源添加重组的鸡TGF-β1也增加了大肠杆菌的粘附，然而TGF-β1在H9N2病毒诱导大肠杆菌粘附过程中的作用还需要更系统地探讨。本项目拟通过探究H9N2病毒感染对大肠杆菌粘附和鸡TGF-β1活性的影响，以及鸡TGF-β1对大肠杆菌粘附的影响，并进一步鉴定与鸡TGF-β1相互作用的病毒蛋白，最终揭示H9N2病毒诱导鸡体继发大肠杆菌感染的分子机制。研究成果将对H9N2 亚型AIV的综合防控以及新型抗感染药物的研发具有重要的指导意义。

H9N2亚型低致病性禽流感病毒(LPAIV)在世界各地广泛流行，与其他细菌的共感染尤其是与大肠杆菌的混合感染导致养禽业蒙受严重的经济损失。虽然H9N2病毒感染已被证明可促进细菌感染，但其机制尚不清楚。通过实验室前期研究，初步筛选了一些可能与细菌粘附相关的蛋白如TGF-β1、整合蛋白、皮层蛋白、钙粘蛋白、黏着斑蛋白、纤调蛋白等。其中TGF-β1作为一种免疫调节因子和促炎因子能够介导某些细菌粘附。目前关于TGF-β1的大部分研究主要集中在人源，而关于鸡TGF-β1（与人源的氨基酸序列同源性仅约60%）与禽病原菌感染之间相关性的研究尚未有报道。鸡TGF-β1蛋白可能在H9N2病毒诱导的继发性大肠杆菌感染中发挥重要的作用，但是其中更为详细的机制还仍不清楚。本研究结果证明，H9N2病毒有利于宿主细胞对大肠杆菌的粘附，并且病毒感染后细菌粘附的增加和病理损伤之间没有必然的联系。H9N2病毒感染后DF-1细胞上清中TGF-β1的活性升高并且呈时间依赖性递增；同时将1周龄的SPF鸡鼻腔接种H9N2病毒，利用鸡TGF-β1 ELISA测定试剂盒和qRT-PCR检测感染了H9N2病毒的鸡肺部研磨液TGF-β1的表达量，发现H9N2病毒感染能够使鸡体TGF-β1表达增加。此外，添加了TGF-β1 蛋白的细胞上粘附的大肠杆菌数量比未添加 TGF-β1 蛋白的细胞多，并且APEC数量呈 TGF-β1 蛋白剂量依赖性增加。这些结果说明TGF-β1 蛋白与 APEC 的粘附有关系。接下来，通过添加TGF-β1受体抑制剂和siRNA干扰的方法，反向验证TGF-β1蛋白的表达量的降低使细胞对APEC的的粘附能力减弱，这说明TGF-β1蛋白在大肠杆菌粘附过程中的作用是至关重要的。本研究以病毒、细菌和宿主之间的关系为基础，揭示了参与H9N2 AIV引起的继发性细菌感染的宿主因素，提供了一种解释流感病毒和细菌之间的协同致病机制的新的理论依据,有望为抗感染药物的研究提供潜在的分子靶点。