CMV病毒潜伏机制的探索及SIRPα转录后调控与功能的研究

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本论文分为两个部分,分别为CMV病毒潜伏机理与SIRPα转录后调控及功能的研究。  一、CMV病毒潜伏机理的研究:  巨细胞病毒(Cytomegalovirus)是一种DNA病毒,属于疱疹病毒科(Herpesviridae),常被简称为CMV,其广泛存在于自然界中,CMV感染具有种属特异性,包括巨细胞病毒属(Cytomegalovirus)和鼠巨细胞病毒属(Muromegalovirus)等,其中感染人的病毒被称为人巨细胞病毒(HCMV)。HCMV在人群中普遍存在,我国的感染率为80%~90%。HCMV在长期进化过程中形成一系列逃避免疫系统清除的途径,感染宿主后能在某些特定的细胞中潜伏,以此逃避免疫系统清除。健康成年人体内病毒通常以潜伏状态存在,并不会对人体造成直接危害,一旦由于种种原因造成宿主免疫力下降,病毒则会被激活并大量复制增殖,最终造成非常严重的后果,如艾滋病患者罹患的病毒性视网膜炎。HCMV的这种潜伏再激活特性可成为引发各种疾病并发症的重要诱因。迄今为止,对于HCMV的潜伏与激活的具体机理仍未揭示清楚,这使得如何有效控制病毒的潜伏与激活成为当今研究的一大热点与难点。  目前有研究显示,在骨髓来源的CD34+和单核细胞中可检测到HCMV,提示HCMV可能潜伏于此类细胞中,但HCMV如何潜伏的机制未见报道。另有研究表明HCMV潜伏感染的细胞占这类细胞总数的比例较低,形成原因不明,为此本研究提出假设HCMV可能潜伏于特定CD34+和单核细胞亚群中。本论文分别以HCMV和MCMV为研究对象进行探索与验证,在此基础上从分子,细胞及动物水平深入揭示CMV的可能潜伏机制。  1.HCMV潜伏研究:本研究发现,Kasumi-3细胞受HCMV感染并潜伏之后细胞在此过程中已经发生了分化,分化成为一类具有免疫抑制功能同时表达CD33与CD11b的未成熟单核细胞。该类细胞表达大量的iNOS并会生成大量的一氧化氮(NO)。NO可以抑制HCMV病毒早早期基因IE1/2的表达进而抑制HCMV病毒的复制。正是由于这种病毒与细胞的相互作用与影响造就HCMV病毒最终能潜伏在该类细胞中。  2.MCMV潜伏研究:CMV感染具有种属特异性,为方便深入揭示CMV的潜伏机制,本研究同时运用小鼠的细胞进行感染与潜伏研究。运用小鼠的巨细胞病毒(MCMV),感染小鼠并建立小鼠的巨细胞病毒潜伏模型,待确认病毒潜伏后,通过磁珠分选法将骨髓与脾脏中的各种细胞分选出来。发现在MCMV潜伏的小鼠体内,病毒的基因组仅仅存在于一类具有免疫抑制功能,同时表达CD11b与Ly-6C的未成熟的单核细胞中,该类细胞同样表达大量的iNOS与NO。  3.CMV长期潜伏于单核细胞可能的机制:研究表明HCMV病毒最初感染的是成熟的单核细胞,但单核细胞在体内存活时间很短并不利于HCMV的长期潜伏。我们的研究显示HCMV将会促进单核细胞实现一定程度上的退分化,变为一种具有免疫抑制功能的可以长期存活的单核细胞。该细胞表达iNOS与NO,并获得单核细胞不具备的抑制CD4+和CD8+T细胞增殖的能力。本研究回答了为何HCMV病毒可以长期潜伏于人体内寿命很短的单核细胞中。  综上所述,本论文从HCMV病毒如何潜伏与再激活入手,通过系统的研究与论证,找出HCMV与MCMV在人体与小鼠体内潜伏对象。在找出HCMV潜伏的细胞之后我们进行了更深入的研究,发现由病毒感染诱导宿主细胞分化后表达出的iNOS以及产生的NO是决定病毒潜伏的关键。同样的实验我们在小鼠体内重复并得到相同结果。我们同时发现病毒的感染可以促使单核细胞达成某种程度的去分化,从而改变细胞的生命周期,使得单核细胞在体内可以长久存活。  二、SIRPα转录后调控及功能的研究:  SIRPα(signal-inhibitory regulatory proteinα)属于信号转导蛋白家族(Signal-regulatory protein family),是immunoglobulin superfamily(IgSF)免疫球蛋白超家族中的一种细胞表面跨膜糖蛋白,胞外有三个特征性的同源IgSF区域。研究表明SIRPα在细胞分化、增殖、迁移、凋亡中都起到非常重要的作用,但迄今为止SIRPα在体内所受到的调控仍不清楚。  本论文通过研究发现SIRPα在体内受到的转录后调控以及其在免疫系统特别是天然免疫系统中可能的作用。  1、SIRPα在体内所受到的调控以及SIRPα在天然免疫系统可能的功能:本研究发现SIRPα的mRNA在几乎所有类型的细胞中都有很高的表达,但SIRPα蛋白却只在某些特定的细胞上被检测到。进而,预测并证明SIRPα主要是受到miR-17家族中的3个miRNA转录后调控,将这三种miRNA敲除可以在任意细胞中表达出SIRPα蛋白。进一步的,研究发现SIRPα蛋白表达的改变与巨噬细胞、中性粒细胞的功能息息相关,提高SIRPα蛋白的表达可以显著降低两种免疫细胞的活性进而抑制天然免疫。  2、SIRPα在治疗急性早幼粒细胞白血病中可能的功能与作用:本论文对在国内实施多年的砒霜与全反式维甲酸(RA)治疗急性早幼粒白血病的机理做出了一种新的解释。我们的研究发现在对急性早幼粒白血病细胞进行砒霜或RA处理后,细胞大量表达SIRPα蛋白。如果人为降低SIRPα蛋白的表达则砒霜造成的急性早幼粒白血病细胞凋亡大大降低,而RA诱导的早幼粒细胞的分化成熟同样大大减少。我们认为砒霜与RA正是通过诱导出早幼粒细胞SIRPα蛋白的表达,从而促使早幼粒白血病细胞的分化与凋亡,进而治愈急性早幼粒白血病。这也在一定程度上揭示了为什么砒霜与RA无法治愈其它类型的白血病。  综上所述,本论文发现了免疫系统中十分重要的一种信号转导蛋白SIRPα在体内是受到三种miRNA转录后调控的。通过研究,我们发现了一条全新的免疫调节方式,即通过miRNA调控SIRPα蛋白的表达进而调控免疫系统。此外,我们还对砒霜或是全反式维甲酸治疗急性早幼粒白血病的机理做出新的解释,我们认为砒霜或全反式维甲酸治疗急性早幼粒白血病是通过诱导癌细胞中SIRPα蛋白的表达而实现的。
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