日本脑炎病毒引起细胞凋亡的信号转导通路研究进展

日本脑炎病毒引起细胞凋亡的信号转导通路研究进展张宽;陈光;许信;童德文【摘要】日本脑炎病(JEV是虫媒传染性病感染动物后会产生严重的脑炎症,严重威胁着公共卫生安.病毒粒子主要通过胞吞作用进入宿主细,在细胞浆复,在细胞内部膜结构上成.JEV入神细胞起脑症状,其机理能与JEV诱导细胞凋亡有.目前,研究人员就有关JEV诱导细胞亡信号转途径方面了大量研究工作.在被JEV感染的细胞内会发生一系列蛋白酶激活与抑制反,继而发生线粒体外膜通透性改变、氧化应激以及内质网应激等诱导细胞发生凋.凋亡机制和信号转导通路的研究对JEV的致病机理以及它与宿主之间的相互作用有重要意.论文对JEV诱导细胞发生细胞周期抑制和凋亡的现象、信号转导通路进行了综,并对研究方向进行了展.【期刊名称《动物医学进展》【年(卷),期】2011(032)005【总页数5页(P108-112)【关键词日本脑炎病毒;细胞凋亡;信号转导【作者】张宽;陈光达;许信刚;童德文【作者单位】西北农林科技大学动物医学,陕西杨凌,712100;西北农林技学动物医学院,陕西杨凌,712100;西北农林科技大学动物医学院,陕西凌,712100;西北农林科技大学动物医学,陕西杨凌,712100【正文语种中文【中图分类】S852.659.6细胞凋亡是生物体内细胞在特定的内源和外源信号诱导下,其死亡途径被激活,并在有关基因的调控下发生的程序性死亡过程。动物机体通过启动细胞凋亡机制来清除体内受损、衰老、突变和感染病原体的非正常细胞来维持机体动态平衡。这一过程涉及一系列复杂的蛋白激酶激活的级联反应,最终将凋亡信号传入细胞核,调节相关基因的表达,诱导细胞凋亡。日本脑炎病毒(Japaneseencephalitisvirus,JEV)感染动物,会引起严重的脑炎症状,其发病机理可能与该病毒诱导细胞凋亡有关。JEV感染易感细胞,引起细胞生长特性和形态学改,最终死亡。已证明JEV感染细,通过激活细胞内凋亡机制致死细,被感染细胞发生染色质浓缩DNA片段化,最终形成凋亡小[1-2。被感染的细胞发生典型的asase级联反应以及N-kapaB等因子的激活反应,同时一些凋亡调节蛋白在该过程中发挥着不同程度的调节作用。探明JEV与易感细胞之间的相互作用关系以及诱导细胞凋亡过程中的信号转导途径是研究JEV致病机制的基,并且有助于日本脑炎防治药物的开发。1JEV结构特征JEV于黄毒黄病属,通过蚊叮咬播,主要害中神系统,临床表现为发、痛、吐、膜症状,病死率极高,即使耐也留下重神经后遗症,可以起严重炎[3]。与其他的虫媒传播的病毒一样,JEV传播受到昆虫媒介、脊椎动物宿主、被感染的人群以及周围环境等多种因素影响。在JEV的生活史中,人类是终末宿,其他的脊椎动如猪等是贮藏宿主。JEV是正单链A病毒,其A为11kb,包含一个开放阅读,可编码一个多肽链。这个多肽链被加工成为3种结构蛋C、pM、E)和七种非结构蛋白(NS1-7)[4]。其中S3蛋是个大多能白,包括蛋酶性解酶性及′磷水酶活性,基于这功能,它在病毒的制及白成程重用[5]。JEV感染人后,主要在髓细胞、淋巴细胞、血管内皮细胞上增殖。没有观察人感染JEV有病毒血症阶段,可能是因为该阶段非常短暂或者根本不存在。还没有证明JEV是否可以通过神经网络导致病毒从外周神经向中枢神经扩散。2JEV感染细胞并改变细胞生长特性JEV诱导细胞凋亡主要由病毒粒子在细胞内大量复制引起。而JEV非构可以变主细的透性,从而助于JEV进入宿主细[6。因为用UV处理JEV(UV-JEV)使其失去在细胞内复制能力同时保留与细胞上受体结合能,不能再诱导BHK-21细胞系凋。然而,UV-JEV致8明JEV可能是通过受体结合激活、或者是在细胞内复制、或者两种方式并存的途径诱导细胞死[7。JEV在细胞内增值会引起细胞发生一系列异常变其中之一是该病毒在细胞内增值可以将细胞周期抑制在G0/G1期。与其同科的登革病毒感染BHK-21和N18细胞,明显将细胞周期抑制在G0/G1期。激活或者抑制细胞内调节周期的有关蛋白会打破细胞正常周期调控平,往往造成细胞死亡。细胞内的周期蛋白CyclinA是调节细胞周期重要蛋白之,它的表达量变化和重新分布部分参与细胞周期从1入S期]。在1达CyclinA[9]。登革病毒感染BHK-21胞系12h后出现胞周被抑在1期,18h后1细的71.47%,而同时间段的对照组细胞没有发生明显的周期抑,在感染18h时,BHK-21细胞NA出现异二倍体,说明此时细胞发生凋亡。以上现象说,该病毒在细胞内增殖会改变细胞内周期蛋白的表达和分布从而将细胞生长周期抑制在1期,亡[]。件,在细胞明,JEV病可表达Bcl-2的BHK-21细系上常增殖,病毒滴度会受影响同时细正常裂,并不产生病变[10]。可以说明,在该细胞系上周期抑制并不是病毒复制所必须的条件。仍然存在的问题,病毒复制会造成细胞损,是抗凋亡蛋白阻止了病毒对细胞的损伤还是该蛋白赋予了细胞抗损伤的能?3V径3.1线粒体号导途径JEV诱导细胞凋亡途径之一是线粒体信号转导途径JEV感染BK-21和N18可以引起N18细胞素C从线粒释放,接着细胞色素C激活Caspase9、Caspase3。用环孢菌素和钌可以减线粒体的坏,用它们处理JEV感染的N18后,Caspas9、Caspase3激活受抑制[11]。值得一提的是,Caspase3并非JEV诱导凋亡所必V可达Caspse3的CF7凋亡,表现型的凋亡特征,包括胞素C释、Caspase9、Caspase6、Caspase8激活[12]。JEV诱细胞凋亡制可能不过死亡受途径,或者该途径其他途径存发挥作用。细胞上有两类体与细凋亡信号到有关,分别是死亡受体(Fas)和肿瘤坏死因子受体一型(TNFR-1),分别通过胞浆结构域DD和TRADD向细胞内部传导信号。死亡配体与死亡受体结合后可以激活死亡受,从而胞浆面的DD募集pocspse8,形成亡合体,并激活asas8。FADD在死亡受体通路中起到非常重要的作用。如果将ADD变,阻止死亡受体通路上的凋亡信号转导,不可以阻止JEV胞亡,也能制apse8的激活过程[11]是TADD基因默的胞能被JEV诱导凋,的capase3也不能被激活,说明TDD与JEV诱导细胞凋亡的信号转导[13]。病毒感染细胞后,在细胞中大量复制,使细胞产生过量的S、内+高,继位、PT放,释放细胞色素C等激活Caspase级联反应,效应酶进入细胞核特异性作用于细胞DA,将DNA切为200bp段,最细胞。S位,从可的Bcl-2在细胞内过表达时候可以抑制细胞色素C的释放和ROS的产生。UV-JEV感细胞细产生量ROS,导致细胞死,这种死亡机制与Caspase和细胞色素C没有明显联[14]。一些抗氧化剂如硫氧还蛋白、C、M,可制ASK1的活过程,而AK1参调细凋过中OS导的P3MAK号路,故硫氧还蛋间抑制JEV诱胞亡[15]。3.2内质网号导途径JEV在主细胞增殖过主要在浆,然后在细胞内的膜结上成熟,包括粗面内质网、尔基复体。可察到在被JEV感染的细内部膜构有上量的病毒粒子堆积[16]。内质网不但是细胞蛋白质成熟加工的场它还是细胞内重要的信号传输中转站。其发挥功能的机制之一就是通过调节钙离子的释放而传输细胞受到的刺激信号。当细胞内部的动态平衡被打破,内质网非常敏感,立即传输信号到胞浆和核,决定细胞是适应生存还是走向凋,这就是内质网应激(ERS)。电镜观察JEV感染的细胞明显的质网增肥大,发生内质网应激[16]。细胞受到不良刺激时,包括病毒感染,内质网发生的主要反应之一就是非蛋白折叠反应(UPR激一级反终信号递胞核[17]。UPR以一些分子伴侣的表达提高为特,包括葡萄糖调节蛋(GRs)、Bi/RP78、GRP94等。此外,发生UPR后时,细胞内部蛋白翻译被全面抑制在起始阶,从而降低内质网膜表面非折叠蛋白的堆,缓解和修复细胞损伤。当细胞损伤过于严重或者急,UPR不足以或者来不及修损,细胞就会激活凋亡机[18]。发生ERs会引起与死亡相关的转录因子HP达,HP表细并凋过量活HP会调Bcl-2和S。ERs产生的凋亡信号会下传到细胞,HP是UPR介导的凋亡信号通路中下游成员。JEV还可能通过内质网途径,在P38MAPK的参与下激活HP诱导细胞凋亡,因为p38MAPK可以增强OP表。CHOP可能是Caspase级联反应的下游成员。因为JEV染胞产明显UPR并有HP和P38MAPK的激活[16,19]。P38MAPK在JEV导细胞凋信号通中除了参调节CP达激外,起到信用,被感中化38MPK量于正常细胞[20],加入P8MAPK抑制剂后,JEV诱导细胞凋亡率减少了33%[21]。3.3NF-κB信途径NκB能蛋白kappa链基因增强子κB序列特异结并能促进kappa基因达的蛋因子它广存在真核胞中,调节基表达细胞复制存亡。NFκB程刺时,在细于化态,不具调节转力抑制FκB磷蛋白κB-α降后,NFκB以被磷化活,从胞浆物解进胞核,与细胞目基的κB结合,调节基因表达,调控细胞的调节细胞黏附、生长、复制、凋亡、免疫和胚胎发育。当病毒的衣壳蛋白与细胞的受体结合,FκB被激它对病毒诱导细胞凋亡有双重作,这与病毒种类有关。对于有些病,如sindbis病毒和JEV,NFκB激活对病毒诱凋亡有进作用病毒基组启动中有一个FκB位点,当合了FκB后,病毒性。明,JEV感染细胞后,检测到激活的FκB,当人为阻断NFκB的激活过程,JEV诱导细胞凋亡在一定程度上受到抑制。说明NκB在JEV诱细胞凋过程中到关键用[22]。NκB细毒。不药机现,不同抗不司抑诱凋亡,在物下,细内FκB激程到制,说明物病部用胞,并节FκB的。类杨酸,可抑制JEV导凋亡,经检测,药用中的FκB激未响,同时JEV的力有显变化,说明水杨酸的抗病毒作用是通过与FκB无种面细制发挥的[23]。3.4Bcl-2家族Bcl-2家族在脊椎动物细胞凋亡信号转导通路中其重要的调节作,目前还不断有新的该家族的成员被发现Bcl-2家蛋白结构有四个守结构域,称为Bcl-2同源结构域,分别是BH1、BH2、BH3、BH4在人类所知的所有的Bcl-2家族成员的蛋白结构中,都至少包含有一个Bcl-2同源结。Bcl-2家族有抗凋成员有促凋亡成。在胞凋、肿生长胚胎育过中起到节作。多的抗亡成员都有BH1和BH2,比较典型的代表是Bcl-XL,它同时包含有以上四个同源结构域,与Bcl-2非常相。然几乎有的Bcl-2家族的员含有BH3,包括Bax、Bik和Bcl-Xs,其中Bcl-XL和Bcl-Xs由一开放阅框翻译的白切割而。Bcl-2和Bcl-XL对于EV多,2信号转导通路中作用于线粒体外膜,抑制细胞凋亡。但是不参与死亡受体通路的调节。JEV感染不同细胞Bl2和Bcl-XL的用尽同,提示JEV导同胞凋亡途略差。JEV诱导不同细胞凋亡形态学上相生化通路上有所区别。电镜观察感染JEV细核发异常化,染色质缩边化和NA化[2,而过达Bcl-2的BHK-21细胞系感染JEV无此变化这一象表明,Bcl-2在H-21上表达可以抑制JV在8上Bcl-2此能,它阻缓JEV诱导N18凋亡[1。可见,不同细胞,Bcl-2发挥不同的调节功,也就是,它调节凋亡具有细胞特异性。即使是在同一细胞,在不同刺激物作用下,Bcl-2的调节功能也不尽相,辛德毕斯病毒感染或无血清培养基培养N18,Bcl-2表现有抗凋功。另外,以上事提示,Bcl-XL和c-2能在神经统周织中作。JEV后,不的信号路,还会亡的I3/kt信号通路。在凋亡早期,该信号通路有一定抑制凋亡作用,Bcl-2在该信号通路上游担任重要角色[25]。4结语JEV感染细胞,既可引起胞亡,也可以致胞坏死[11]。但是,JEV感染细胞,在什么水平上可以诱导凋,在什么水平上可以导致坏,二者是否与JEV感染的方式或者毒力有,还有待于研究JEV细生CE、诱亡死号转导通路明晰,仍存在一解问题。JEV诱导亡的粒体号转导通路与质网路之如何系,在没有FADD参与下JEV仍可以导胞凋亡和Cspse反应,凋亡路仅粒途担是亡体共承担?JV导亡到aspase8活,那么处的Capase8上成是谁,与ERs有的系?细胞内aspase12的激是JEV导细胞亡的游因还是仅仅是JEV引起ERs一与亡关果?JEV刺激的K导与V胞E系?。参献:[1]SuHL,LnY,YuH.Theefectfhumanbcl2andbl-Xenesndengevius-inucedpoptosisncltuedcels[J].Viology2001282(1):41-13.[2]刘海峰,孙文汇,高洪,等.细胞亡征测法[J].动物医学进展,2008,29(3):106-108.[3]裴国顺,冯若飞,侯兰新.日本脑断术进展[J].动物医学进展,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]赵辉,白庆成,黄高昇,等.硼替米弱骨瘤所成胞亡用[J].中国实验血液学杂志,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