HIV-1介导的神经炎症使神经颗粒蛋白失调并诱导突触树突损伤

人类免疫缺陷病毒1型(human immunodeficiency virus type 1, HIV-1)相关的神经认知障碍(HIV-1-associated neurocognitive disorder, HAND)是大多数HIV-1感染者的共同结果，且与突触树突损伤(synaptodendritic damage)有关。神经颗粒蛋白(neurogranin, Ng; 一种突触后蛋白)和钙调蛋白(calmodulin, CaM)是突触完整性和功能的2个重要参与者。Ng在HAND中的生物学作用尚不清楚。Guha等采用免疫组织化学、Western blot和qRT-PCR方法比较对照和有或无HAND的HIV-1阳性者额叶皮层组织中Ng的表达情况；用免疫共沉淀法分析Ng与CaM的相互作用；用Western blot检测额叶皮层组织裂解物和分化的SH-SY5Y(differentiated SH-SY5Y, dSH-SY5Y)细胞中Ng、微管相关蛋白2、CaM、CaM依赖性蛋白激酶II(CaM-dependent protein kinase II, CaMKII)、cAMP反应元件结合蛋白、突触小泡蛋白(synaptophysin, Syp)和突触蛋白I(synapsin I, Syn I)的表达；将dSH-SY5Y细胞暴露于HIV-1和模拟感染的单核细胞源性巨噬细胞(monocyte-derived macrophage, MDM)上清液或用VSV-G-Env包装的HIV-1 NLYY2假病毒，从而鉴定与Ng缺失相关的炎症因子；用ELISA法检测MDM上清液中白细胞介素1β(interleukin-1β, IL-1β)、IL-8、肿瘤坏死因子α、单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1, MCP-1)、MCP-2和CXCL5水平；在存在或不存在这些细胞因子的中和抗体的情况下，评价HIV-1感染背景下IL-1β和IL-8与Ng表达的相关性。经过上述实验，他们发现：HAND阳性患者额叶皮层的Ng表达水平与未感染者相比显著降低；虽然CaM表达无明显差异，但在HAND阳性患者中Ng和CaM相互作用减少，这与CaM通路下游信号分子CaMKII水平降低有关，同时又反过来导致突触标志物Syp和Syn I表达减少；HIV-1感染对dSH-SY5Y细胞中Ng表达的失调不会直接产生很大的影响，但是HIV-1感染的MDM上清液中高水平的促炎因子IL-1β和IL-8与Ng表达的显著降低相关。综上所述，HAND阳性患者的突触损伤可能是HIV-1诱导炎症而导致Ng失活的结果，该炎症使Ng-CaM相互作用和与突触树突功能相关的下游信号级联失调。该研究首次评估了Ng在HIV-1神经病理机制中的潜在作用。