日本腦炎病毒引起細胞凋亡的信號轉導通路研究進展

日本腦炎病毒引起細胞凋亡的信號轉導通路研究進展張寬;陳光;許信;童德文【摘要】日本腦炎病(JEV是蟲媒傳染性病感染動物后會產生嚴重的腦炎癥,嚴重威脅著公共衛(wèi)生安.病毒粒子主要通過胞吞作用進入宿主細,在細胞漿復,在細胞內部膜結構上成.JEV入神細胞起腦癥狀,其機理能與JEV誘導細胞凋亡有.目前,研究人員就有關JEV誘導細胞亡信號轉途徑方面了大量研究工作.在被JEV感染的細胞內會發(fā)生一系列蛋白酶激活與抑制反,繼而發(fā)生線粒體外膜通透性改變、氧化應激以及內質網應激等誘導細胞發(fā)生凋.凋亡機制和信號轉導通路的研究對JEV的致病機理以及它與宿主之間的相互作用有重要意.論文對JEV誘導細胞發(fā)生細胞周期抑制和凋亡的現(xiàn)象、信號轉導通路進行了綜,并對研究方向進行了展.【期刊名稱《動物醫(yī)學進展》【年(卷),期】2011(032)005【總頁數(shù)5頁(P108-112)【關鍵詞日本腦炎病毒;細胞凋亡;信號轉導【作者】張寬;陳光達;許信剛;童德文【作者單位】西北農林科技大學動物醫(yī)學,陜西楊凌,712100;西北農林技學動物醫(yī)學院,陜西楊凌,712100;西北農林科技大學動物醫(yī)學院,陜西凌,712100;西北農林科技大學動物醫(yī)學,陜西楊凌,712100【正文語種中文【中圖分類】S852.659.6細胞凋亡是生物體內細胞在特定的內源和外源信號誘導下,其死亡途徑被激活,并在有關基因的調控下發(fā)生的程序性死亡過程。動物機體通過啟動細胞凋亡機制來清除體內受損、衰老、突變和感染病原體的非正常細胞來維持機體動態(tài)平衡。這一過程涉及一系列復雜的蛋白激酶激活的級聯(lián)反應,最終將凋亡信號傳入細胞核,調節(jié)相關基因的表達,誘導細胞凋亡。日本腦炎病毒(Japaneseencephalitisvirus,JEV)感染動物,會引起嚴重的腦炎癥狀,其發(fā)病機理可能與該病毒誘導細胞凋亡有關。JEV感染易感細胞,引起細胞生長特性和形態(tài)學改,最終死亡。已證明JEV感染細,通過激活細胞內凋亡機制致死細,被感染細胞發(fā)生染色質濃縮DNA片段化,最終形成凋亡小[1-2。被感染的細胞發(fā)生典型的asase級聯(lián)反應以及N-kapaB等因子的激活反應,同時一些凋亡調節(jié)蛋白在該過程中發(fā)揮著不同程度的調節(jié)作用。探明JEV與易感細胞之間的相互作用關系以及誘導細胞凋亡過程中的信號轉導途徑是研究JEV致病機制的基,并且有助于日本腦炎防治藥物的開發(fā)。1JEV結構特征JEV于黃毒黃病屬,通過蚊叮咬播,主要害中神系統(tǒng),臨床表現(xiàn)為發(fā)、痛、吐、膜癥狀,病死率極高,即使耐也留下重神經后遺癥,可以起嚴重炎[3]。與其他的蟲媒傳播的病毒一樣,JEV傳播受到昆蟲媒介、脊椎動物宿主、被感染的人群以及周圍環(huán)境等多種因素影響。在JEV的生活史中,人類是終末宿,其他的脊椎動如豬等是貯藏宿主。JEV是正單鏈A病毒,其A為11kb,包含一個開放閱讀,可編碼一個多肽鏈。這個多肽鏈被加工成為3種結構蛋C、pM、E)和七種非結構蛋白(NS1-7)[4]。其中S3蛋是個大多能白,包括蛋酶性解酶性及′磷水酶活性,基于這功能,它在病毒的制及白成程重用[5]。JEV感染人后,主要在髓細胞、淋巴細胞、血管內皮細胞上增殖。沒有觀察人感染JEV有病毒血癥階段,可能是因為該階段非常短暫或者根本不存在。還沒有證明JEV是否可以通過神經網絡導致病毒從外周神經向中樞神經擴散。2JEV感染細胞并改變細胞生長特性JEV誘導細胞凋亡主要由病毒粒子在細胞內大量復制引起。而JEV非構可以變主細的透性,從而助于JEV進入宿主細[6。因為用UV處理JEV(UV-JEV)使其失去在細胞內復制能力同時保留與細胞上受體結合能,不能再誘導BHK-21細胞系凋。然而,UV-JEV致8明JEV可能是通過受體結合激活、或者是在細胞內復制、或者兩種方式并存的途徑誘導細胞死[7。JEV在細胞內增值會引起細胞發(fā)生一系列異常變其中之一是該病毒在細胞內增值可以將細胞周期抑制在G0/G1期。與其同科的登革病毒感染BHK-21和N18細胞,明顯將細胞周期抑制在G0/G1期。激活或者抑制細胞內調節(jié)周期的有關蛋白會打破細胞正常周期調控平,往往造成細胞死亡。細胞內的周期蛋白CyclinA是調節(jié)細胞周期重要蛋白之,它的表達量變化和重新分布部分參與細胞周期從1入S期]。在1達CyclinA[9]。登革病毒感染BHK-21胞系12h后出現(xiàn)胞周被抑在1期,18h后1細的71.47%,而同時間段的對照組細胞沒有發(fā)生明顯的周期抑,在感染18h時,BHK-21細胞NA出現(xiàn)異二倍體,說明此時細胞發(fā)生凋亡。以上現(xiàn)象說,該病毒在細胞內增殖會改變細胞內周期蛋白的表達和分布從而將細胞生長周期抑制在1期,亡[]。件,在細胞明,JEV病可表達Bcl-2的BHK-21細系上常增殖,病毒滴度會受影響同時細正常裂,并不產生病變[10]?？梢哉f明,在該細胞系上周期抑制并不是病毒復制所必須的條件。仍然存在的問題,病毒復制會造成細胞損,是抗凋亡蛋白阻止了病毒對細胞的損傷還是該蛋白賦予了細胞抗損傷的能?3V徑3.1線粒體號導途徑JEV誘導細胞凋亡途徑之一是線粒體信號轉導途徑JEV感染BK-21和N18可以引起N18細胞素C從線粒釋放,接著細胞色素C激活Caspase9、Caspase3。用環(huán)孢菌素和釕可以減線粒體的壞,用它們處理JEV感染的N18后,Caspas9、Caspase3激活受抑制[11]。值得一提的是,Caspase3并非JEV誘導凋亡所必V可達Caspse3的CF7凋亡,表現(xiàn)型的凋亡特征,包括胞素C釋、Caspase9、Caspase6、Caspase8激活[12]。JEV誘細胞凋亡制可能不過死亡受途徑,或者該途徑其他途徑存發(fā)揮作用。細胞上有兩類體與細凋亡信號到有關,分別是死亡受體(Fas)和腫瘤壞死因子受體一型(TNFR-1),分別通過胞漿結構域DD和TRADD向細胞內部傳導信號。死亡配體與死亡受體結合后可以激活死亡受,從而胞漿面的DD募集pocspse8,形成亡合體,并激活asas8。FADD在死亡受體通路中起到非常重要的作用。如果將ADD變,阻止死亡受體通路上的凋亡信號轉導,不可以阻止JEV胞亡,也能制apse8的激活過程[11]是TADD基因默的胞能被JEV誘導凋,的capase3也不能被激活,說明TDD與JEV誘導細胞凋亡的信號轉導[13]。病毒感染細胞后,在細胞中大量復制,使細胞產生過量的S、內+高,繼位、PT放,釋放細胞色素C等激活Caspase級聯(lián)反應,效應酶進入細胞核特異性作用于細胞DA,將DNA切為200bp段,最細胞。S位,從可的Bcl-2在細胞內過表達時候可以抑制細胞色素C的釋放和ROS的產生。UV-JEV感細胞細產生量ROS,導致細胞死,這種死亡機制與Caspase和細胞色素C沒有明顯聯(lián)[14]。一些抗氧化劑如硫氧還蛋白、C、M,可制ASK1的活過程,而AK1參調細凋過中OS導的P3MAK號路,故硫氧還蛋間抑制JEV誘胞亡[15]。3.2內質網號導途徑JEV在主細胞增殖過主要在漿,然后在細胞內的膜結上成熟,包括粗面內質網、爾基復體。可察到在被JEV感染的細內部膜構有上量的病毒粒子堆積[16]。內質網不但是細胞蛋白質成熟加工的場它還是細胞內重要的信號傳輸中轉站。其發(fā)揮功能的機制之一就是通過調節(jié)鈣離子的釋放而傳輸細胞受到的刺激信號。當細胞內部的動態(tài)平衡被打破,內質網非常敏感,立即傳輸信號到胞漿和核,決定細胞是適應生存還是走向凋,這就是內質網應激(ERS)。電鏡觀察JEV感染的細胞明顯的質網增肥大,發(fā)生內質網應激[16]。細胞受到不良刺激時,包括病毒感染,內質網發(fā)生的主要反應之一就是非蛋白折疊反應(UPR激一級反終信號遞胞核[17]。UPR以一些分子伴侶的表達提高為特,包括葡萄糖調節(jié)蛋(GRs)、Bi/RP78、GRP94等。此外,發(fā)生UPR后時,細胞內部蛋白翻譯被全面抑制在起始階,從而降低內質網膜表面非折疊蛋白的堆,緩解和修復細胞損傷。當細胞損傷過于嚴重或者急,UPR不足以或者來不及修損,細胞就會激活凋亡機[18]。發(fā)生ERs會引起與死亡相關的轉錄因子HP達,HP表細并凋過量活HP會調Bcl-2和S。ERs產生的凋亡信號會下傳到細胞,HP是UPR介導的凋亡信號通路中下游成員。JEV還可能通過內質網途徑,在P38MAPK的參與下激活HP誘導細胞凋亡,因為p38MAPK可以增強OP表。CHOP可能是Caspase級聯(lián)反應的下游成員。因為JEV染胞產明顯UPR并有HP和P38MAPK的激活[16,19]。P38MAPK在JEV導細胞凋信號通中除了參調節(jié)CP達激外,起到信用,被感中化38MPK量于正常細胞[20],加入P8MAPK抑制劑后,JEV誘導細胞凋亡率減少了33%[21]。3.3NF-κB信途徑NκB能蛋白kappa鏈基因增強子κB序列特異結并能促進kappa基因達的蛋因子它廣存在真核胞中,調節(jié)基表達細胞復制存亡。NFκB程刺時,在細于化態(tài),不具調節(jié)轉力抑制FκB磷蛋白κB-α降后,NFκB以被磷化活,從胞漿物解進胞核,與細胞目基的κB結合,調節(jié)基因表達,調控細胞的調節(jié)細胞黏附、生長、復制、凋亡、免疫和胚胎發(fā)育。當病毒的衣殼蛋白與細胞的受體結合,FκB被激它對病毒誘導細胞凋亡有雙重作,這與病毒種類有關。對于有些病,如sindbis病毒和JEV,NFκB激活對病毒誘凋亡有進作用病毒基組啟動中有一個FκB位點,當合了FκB后,病毒性。明,JEV感染細胞后,檢測到激活的FκB,當人為阻斷NFκB的激活過程,JEV誘導細胞凋亡在一定程度上受到抑制。說明NκB在JEV誘細胞凋過程中到關鍵用[22]。NκB細毒。不藥機現(xiàn),不同抗不司抑誘凋亡,在物下,細內FκB激程到制,說明物病部用胞,并節(jié)FκB的。類楊酸,可抑制JEV導凋亡,經檢測,藥用中的FκB激未響,同時JEV的力有顯變化,說明水楊酸的抗病毒作用是通過與FκB無種面細制發(fā)揮的[23]。3.4Bcl-2家族Bcl-2家族在脊椎動物細胞凋亡信號轉導通路中其重要的調節(jié)作,目前還不斷有新的該家族的成員被發(fā)現(xiàn)Bcl-2家蛋白結構有四個守結構域,稱為Bcl-2同源結構域,分別是BH1、BH2、BH3、BH4在人類所知的所有的Bcl-2家族成員的蛋白結構中,都至少包含有一個Bcl-2同源結。Bcl-2家族有抗凋成員有促凋亡成。在胞凋、腫生長胚胎育過中起到節(jié)作。多的抗亡成員都有BH1和BH2,比較典型的代表是Bcl-XL,它同時包含有以上四個同源結構域,與Bcl-2非常相。然幾乎有的Bcl-2家族的員含有BH3,包括Bax、Bik和Bcl-Xs,其中Bcl-XL和Bcl-Xs由一開放閱框翻譯的白切割而。Bcl-2和Bcl-XL對于EV多,2信號轉導通路中作用于線粒體外膜,抑制細胞凋亡。但是不參與死亡受體通路的調節(jié)。JEV感染不同細胞Bl2和Bcl-XL的用盡同,提示JEV導同胞凋亡途略差。JEV誘導不同細胞凋亡形態(tài)學上相生化通路上有所區(qū)別。電鏡觀察感染JEV細核發(fā)異常化,染色質縮邊化和NA化[2,而過達Bcl-2的BHK-21細胞系感染JEV無此變化這一象表明,Bcl-2在H-21上表達可以抑制JV在8上Bcl-2此能,它阻緩JEV誘導N18凋亡[1。可見,不同細胞,Bcl-2發(fā)揮不同的調節(jié)功,也就是,它調節(jié)凋亡具有細胞特異性。即使是在同一細胞,在不同刺激物作用下,Bcl-2的調節(jié)功能也不盡相,辛德畢斯病毒感染或無血清培養(yǎng)基培養(yǎng)N18,Bcl-2表現(xiàn)有抗凋功。另外,以上事提示,Bcl-XL和c-2能在神經統(tǒng)周織中作。JEV后,不的信號路,還會亡的I3/kt信號通路。在凋亡早期,該信號通路有一定抑制凋亡作用,Bcl-2在該信號通路上游擔任重要角色[25]。4結語JEV感染細胞,既可引起胞亡,也可以致胞壞死[11]。但是,JEV感染細胞,在什么水平上可以誘導凋,在什么水平上可以導致壞,二者是否與JEV感染的方式或者毒力有,還有待于研究JEV細生CE、誘亡死號轉導通路明晰,仍存在一解問題。JEV誘導亡的粒體號轉導通路與質網路之如何系,在沒有FADD參與下JEV仍可以導胞凋亡和Cspse反應,凋亡路僅粒途擔是亡體共承擔?JV導亡到aspase8活,那么處的Capase8上成是誰,與ERs有的系?細胞內aspase12的激是JEV導細胞亡的游因還是僅僅是JEV引起ERs一與亡關果?JEV刺激的K導與V胞E系?。參獻:[1]SuHL,LnY,YuH.Theefectfhumanbcl2andbl-Xenesndengevius-inucedpoptosisncltuedcels[J].Viology2001282(1):41-13.[2]劉海峰,孫文匯,高洪,等.細胞亡征測法[J].動物醫(yī)學進展,2008,29(3):106-108.[3]裴國順,馮若飛,侯蘭新.日本腦斷術進展[J].動物醫(yī)學進展,2010,31(9):85-89.[4]SolomonT,NiHl,MaryJC,etal.OriginandevolutionofJapaneseencephalitisvirusinsoutheastAsia[J].JVirol,2003,77(5):3091-3098.[5]TetsuoY,HideakiU,YoshioM,etal.CrystalstructureofthecatalyticdomainofJapaneseencephalitisvirusNS3helicase/nucleosidetriphosphataseataresolutionof1.8[J].Virology,2008,373(2):426-436.[6]GeiserV,RoseS,JonesC.Bovineherpesvirustype1inducescelldeathbyacell-type-dependentfashion[J].MicrobPathog,2008,44(6):459-466.[7]趙輝,白慶成,黃高昇,等.硼替米弱骨瘤所成胞亡用[J].中國實驗血液學雜志,2010,18(5):1186-1191.[8]JacobsHW,KeidelE,LehnerCF.AcomplexdegradationsignalincyclinArequiredforG1arrest,andaC-terminalregionformitosis[J].EMBOJ,2001,20(10):2376-2386.[9]SpyridopoulosI,MayerP,ShookKS,etal.LossofcyclinAandG1-cellcyclearrestareaprerequisiteofceramide-inducedtoxicityinhumanarterialendothelialcells[J].CardiovascRes,2001,50(1):97-107.[10]LiaoCL,LinYL,ShenSC,etal.Antiapoptoticbutnotantiviralfunctionofhumanbcl-2assistsestablishmentofJapaneseencephalitisviruspersistenceinculturedcells[J].JVirol,1998,72(12):9844-9854.[11]TsaoCH,SuHL,LinYL,etal.Japaneseencephalitisvirusinfectionactivatescaspase-8and-9inaFADD-independentandmitochondrion-dependentmanner[J].JGenVirol,2008,89(8):1930-1941.[12]MacFarlaneM,WilliamsAC.Apoptosisanddisease:alifeordeathdecisionconferenceandworkshoponapoptosisanddisease[J].EMBOReports,2004,5(7):674-678.[13]VivekS,SulagnaD,SoumyaG,etal.Tumornecrosisfactorreceptor-1-inducedneuronaldeathbyTRADDcontributestothepathogenesisofJapaneseencephalitis[J].JNeurochemistry,2007,103(2):771-783.[14]WangXF,XieY,WangHG,etal.-TocopherylsuccinateinducesapoptosisinerbB2-expressingbreastcancercellviaNF-κBpathway[J].ActaPharmacolSin,2010,31(12):1604-1610.[15]AhmadIM,BritiganBE,AbdallaMY,etal.Oxidationofthiolsandmodificationofredox-sensitivesignalinginhumanlungepithelialcellsexposedtopseudomonaspyocyanin[J].JToxicolEnvironHealthA,2011,74(1):43-51.[16]SuHL,LiaoCL,LinYL,etal.Japaneseencephalitisvirusinfectioninitiatesendoplasmicreticulumstressandanunfoldedproteinresponse[J].JVirol,2002,76(9):4162-4171.[17]GeraldB,RennosF,MhairiC,etal.Semlikiforestvirus-inducedendoplasmicreticulumstressacceleratesapoptoticdeathofmammaliancellsferguson[J].JVirol,2010,84(14):7369-7377.[18]YamaguchiH,WangHG.CHOPisinvolvedinendoplasmicreticulumstress-inducedapoptosisbyenhancingDR5expressioninhumancarcinomacells[J].JBiolChem,2004,279(44):45495-45502.[19]PomeranceM,CarapauD,ChantouxF,etal.EBP-homologousprotein(CHOP)expressionandtranscriptionalactivityareregulatedbycyclicAMPinthyroidcells[J].MolEndocrinol,2003,10:2002-0400.[20]MishraMK,BasuA.Minocyclineneuroprotects,reducesmicroglialactivation,inhibitscaspase3induction,andviralreplicationfollowingJapaneseencephalitis[J].JNeurochemistry,2008,105(5):1582-1595.[21]YangTC,LaiCC,ShiuSL,et