马传染性贫血病毒通过线粒体调控细胞炎症反应和凋亡的机制研究

研究进展评述

马传染性贫血病毒(EIAV)与艾滋病病毒相似，在体内的主要靶细胞是免疫细胞，并且可以在马体内长期潜伏感染，给养马业造成了重大的经济损失。由中国农业科学院哈尔滨兽医研究所研制的EIAV 弱毒疫苗，是首例经大规模应用证实安全、有效的慢病毒疫苗。阐明该疫苗的作用机理，将为其它慢病毒疫苗的研究提供借鉴。研究表明，EIAV强毒株(EIAVDLV34)感染可造成宿主的“炎症风暴”， 并引起致病性损伤， 而弱毒疫苗株(EIAVDLV121)感染的宿主细胞可发生高水平的细胞凋亡，进而被清除。该现象与EIAV 弱毒疫苗的免疫保护作用机理密切相关，但关于EIAV 强弱毒感染引起不同细胞反应的具体机制还未知。

近期发表于《Journal of Virology》 的一项研究首次证明了不同毒力EIAV 感染细胞后引起线粒体的不同反应从而产生炎症反应或细胞凋亡。该研究利用比较蛋白质组学的方法剖析发生上述反应的具体机制，发现EIAV 强弱毒感染靶细胞- 巨噬细胞后，总计有447 个细胞蛋白发生差异表达，其中包括73 个线粒体相关蛋白，是所有细胞器中发生蛋白质差异表达最多的。已知线粒体可以通过改变代谢模式而影响巨噬细胞的极化改变(促炎或抑炎)，以及降低膜通透性而引起细胞凋亡。因此，进一步研究了这73 个线粒体相关蛋白及其功能。首先，通过生物信息学分析，发现这73 个蛋白质的生物学功能主要集中在三羧酸循环、氧化还原、ATP 合成、NADH 脱氢以及氧化磷酸化等。其次，进一步的功能验证试验显示，在线粒体相关蛋白表达水平发生改变后：1.EIAV 弱毒感染细胞的NADH 脱氢，氧化磷酸化和ATP 生成均受到了抑制，同时，由于低效的氧化磷酸化和抗氧化系统的破坏，导致活性氧的生成过量；2.EIAV 弱毒感染细胞的线粒体膜电位下降，通透性增加，线粒体内膜中的细胞凋亡因子释放到细胞质中，激活了“内源性”细胞凋亡；3.EIAV 强毒感染细胞以糖酵解代谢模式为主，细胞转化为M1 促炎型，分泌促炎因子，引起炎症反应；EIAV 弱毒感染细胞以三羧酸循环为主，并且糖酵解被抑制，细胞转化为M2 抑炎型，分泌抑炎因子，抑制炎症的发生；4.EIAV 强毒感染细胞的线粒体分裂加剧，EIAV 弱毒感染细胞的线粒体融合增多。

该研究首次发现了EIAV 强毒是通过改变感染细胞的代谢模式，使其转变为促炎型细胞，进而引发炎症反应的，而EIAV 弱毒是通过改变感染细胞线粒体的膜通透性，造成高水平的细胞凋亡，进而使其被清除的。该发现为在亚细胞水平揭示EIAV弱毒疫苗的作用机理奠定了基础，并为其它慢病毒疫苗的研发提供了参考。