人 I 型干扰素抵御西尼罗河病毒感染的机制及自身抗体影响研究:为病毒感染防治开辟新径

【字体: 时间:2025年04月03日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究 I 型干扰素(IFNs)对病毒感染的保护作用及自身抗体(auto - Abs)的影响,研究人员以 Vero E6 和 ARPE - 19 细胞为模型研究 IFNs 对西尼罗河病毒(WNV)感染的作用。结果显示,I 型 IFNs 可保护细胞,II、III 型无此作用,ARPE - 19 细胞适用于相关研究,该成果有助于理解疾病机制。

  西尼罗河病毒(West Nile virus,WNV)在全球的传播态势愈发严峻,给人类健康带来了极大的威胁。这种病毒属于虫媒病毒,主要由吸血节肢动物传播给脊椎动物宿主。起初,人们认为它只会引发轻微的亚临床感染,但近年来,WNV 引发的疫情不断增多,在各大洲的流行范围也日益扩大,其神经侵袭性疾病(West Nile virus neuroinvasive disease,WNND)更是严重威胁着人类的生命健康。
与此同时,I 型干扰素(type I interferons,IFNs)在抗病毒感染方面的重要性逐渐被人们认识。它是一类包含 16 种抗病毒细胞因子的家族,在体内外都能通过限制病毒在细胞内的复制来发挥保护作用。然而,部分人群体内存在的 I 型 IFN 中和自身抗体(auto - Abs)却成为了病毒感染防治的一大障碍。这些自身抗体与多种严重病毒感染相关,在 WNV 脑炎患者中,约 40% 的病例都与它们有关。目前,虽然已经有一些检测方法,但仍缺乏一个可靠的体外模型来全面评估 I 型 IFNs 的保护作用以及 auto - Abs 的破坏效应。

为了解决这些问题,来自意大利帕维亚大学、法国国家卫生与医学研究院(INSERM)等机构的研究人员开展了一项研究。他们以 Vero E6 和 ARPE - 19 这两种细胞系为研究对象,探究不同类型的 IFN 对 WNV 感染的影响,以及血清中 auto - Abs 对 I 型 IFNs 抗病毒活性的作用。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为深入理解病毒感染的发病机制以及相关疾病的防治提供了重要依据。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:首先,从意大利北部收集了确诊 WNV 感染患者的血清样本,包括 WNND 患者和无症状血液捐赠者,为后续实验提供了样本来源。其次,通过病毒增殖实验,在 BSL - 3 实验室中利用非洲绿猴肾 Vero - E6 低传代细胞培养 WNV,并测定病毒滴度。此外,采用酶联免疫吸附测定(enzyme - linked immunosorbent assay,ELISA)检测血清样本中针对 IFN - α2、IFN - β 和 IFN - ω 的 IgG 自身抗体;运用荧光素酶报告基因检测(luciferase reporter assay)确定 auto - Abs 对 I 型 IFNs 的中和活性;还通过体外细胞实验,观察不同 IFN 处理及血清样本存在情况下,WNV 感染细胞的病变效应,以此评估 IFN 的保护作用和 auto - Abs 的影响。

研究结果如下:

  1. 不同类型 IFN 对细胞的保护作用差异:研究人员通过体外实验,对比了 I 型、II 型(IFN - γ)和 III 型(IFN - λ1)IFNs 对 Vero E6 和 ARPE - 19 细胞抵御 WNV 感染的能力。发现 I 型 IFNs 中的 IFN - α2、IFN - β 和 IFN - ω 在不同浓度下对两种细胞系均有保护作用,但效果有所不同。在 ARPE - 19 细胞中,IFN - β 的抗病毒效果最强,低至 10 pg/mL 的浓度就能发挥完全保护作用,IFN - ω 和 IFN - α2在 50 pg/mL 及以上浓度可提供完全保护,10 pg/mL 时为部分保护。而 Vero E6 细胞对 IFN 的敏感性较低,IFN - α2和 IFN - β 需要 100 pg/mL 及以上浓度才有保护作用,IFN - ω 则需 10 ng/mL 及以上浓度。相反,II 型和 III 型 IFNs 在测试的任何浓度下,对两种细胞系均无保护作用。
  2. WNV 感染患者血清中相关抗体的检测:研究人员收集了 11 例 WNND 患者和 3 例无症状血液捐赠者的血清样本,检测其中的 WNV 中和抗体(WNV - NTAbs)和针对 I 型 IFNs 的中和自身抗体(IFN - I - NTAbs)。结果显示,73%(8/11)的 WNND 患者血清样本中检测到 WNV - NTAbs,无症状血液捐赠者的血清样本中均检测到该抗体。在 IFN - I - NTAbs 的检测中,9/11 的 WNND 患者血清样本中存在该抗体,且通过 ELISA 和荧光素酶报告基因检测确定了这些抗体对不同浓度 I 型 IFNs 的中和能力。
  3. auto - Abs 对 IFN 抗病毒活性的影响:研究人员选取了含有针对 IFN - α2、IFN - ω 和 IFN - β 的 auto - Abs 的血清样本,在 ARPE - 19 细胞中进行实验。结果发现,当血清中存在这些 auto - Abs 时,会中和相应 IFN 的抗病毒作用,导致细胞出现病毒复制和病变效应;而不含 auto - Abs 的血清样本则不会影响 IFN 的保护功能。这表明该实验体系能够有效检测 auto - Abs 对 I 型 IFNs 抗病毒活性的中和作用。

研究结论和讨论部分指出,该研究建立了一种基于 ARPE - 19 细胞的体外 WNV 感染检测方法,此方法可有效评估 I 型 IFNs 的保护作用以及 auto - Abs 对其的干扰。研究发现 ARPE - 19 细胞对低浓度 I 型 IFNs 敏感,是研究相关抗病毒作用的理想细胞系,而 II 型和 III 型 IFNs 在该细胞系中对 WNV 感染无保护作用。此外,该检测方法与传统检测方法结果一致,且能直接反映 auto - Abs 对细胞内在抗病毒状态的影响,这是其他方法无法直接做到的。

从临床角度来看,这种检测方法可用于筛查 WNV 感染及其他病毒感染患者血清中 I 型 IFN 的中和活性,为临床诊断和治疗提供重要参考。鉴于 I 型 IFN - NTAbs 在普通人群中的存在以及其与多种严重病毒感染的关联,开展大规模人群筛查意义重大。未来,还需进一步在更大规模的患者队列中验证该模型的临床实用性,为病毒感染性疾病的防治开辟新的道路。
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