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为探究 DENV 与 ZIKV 共感染对疾病结局的影响,研究人员构建 DENV-2 与 ZIKV 共感染的体外模型,发现 DENV-2 感染可显著抑制 ZIKV RNA 积累,其机制与先天免疫应答、病毒 entry 抑制及细胞周期停滞相关,为揭示共感染机制提供依据。
登革热和寨卡病毒病是由同一种蚊子传播的严重公共卫生问题。当这两种病毒在同一地区流行时,患者可能同时感染两种病毒,然而目前对于登革病毒(DENV)和寨卡病毒(ZIKV)共感染如何影响疾病严重程度和病毒相互作用的机制尚不清楚。深入了解两者在宿主细胞中的相互作用,对于开发针对性的治疗和防控策略至关重要。在此背景下,泰国玛希敦大学(Mahidol University)的研究人员开展了相关研究,旨在揭示 DENV 与 ZIKV 共感染的分子机制,研究成果发表在《Virology Journal》。
研究人员主要采用了定量逆转录聚合酶链式反应(qRT-PCR)、酶联免疫吸附测定(ELISA)、流式细胞术、RNA 测序等技术方法。以原代人真皮成纤维细胞(HDFs)为模型,构建了 DENV-2 和 ZIKV 的同时共感染和序贯共感染模型。通过 qRT-PCR 检测病毒 RNA 拷贝数,ELISA 检测细胞因子产生,流式细胞术定量感染细胞,RNA 测序分析 DENV-2 感染后的转录组变化,以探究病毒间相互作用的机制。
DENV-2 感染显著抑制后续 ZIKV 感染
在 HDFs 中进行 DENV-2 和 ZIKV 的同时和序贯共感染实验,通过 qRT-PCR 监测上清液中的病毒 RNA 水平。结果显示,与 ZIKV 单一感染相比,同时和序贯共感染中的 ZIKV 复制均显著受到抑制,且序贯共感染中 ZIKV RNA 拷贝数在 48 和 72 小时时显著低于同时共感染。而 DENV-2 RNA 积累在共感染中与单一感染无显著差异,表明 DENV-2 对 ZIKV 的抑制具有特异性。
转录组分析揭示 DENV-2 感染后宿主基因表达变化
对 DENV-2 感染的 HDFs 进行转录组测序,主成分分析(PCA)显示感染样本与模拟感染样本在转录组水平上有显著差异。在 24 小时时,有 1828 个基因上调,397 个基因下调。基因本体(GO)分析显示,上调基因主要与先天免疫应答、细胞因子产生、Ⅰ 型和 Ⅱ 型干扰素(IFN)信号传导等相关;下调基因则与细胞周期进程、病毒受体表达和网格蛋白介导的内吞作用等有关。
潜在的病毒干扰机制
通过蛋白质 - 蛋白质相互作用(PPI)网络和模块分析,鉴定出三个可能参与抑制 ZIKV 复制的基因簇。模块 1 涉及先天免疫应答和核小体相关基因,富集了模式识别受体(PRR)信号通路和 IFN 信号通路;模块 2 与细胞因子和趋化因子活性相关;模块 3 主要涉及白细胞介素信号传导和 Toll 样受体级联反应。下调基因的模块分析显示,DENV-2 感染可抑制细胞周期相关基因(如 TOP2A、CCNA2 等)和 ZIKV 受体 TYRO3 的表达,以及网格蛋白介导的内吞作用相关基因。
验证转录组结果及抗病毒状态的诱导
qRT-PCR 验证了转录组结果中干扰素相关基因(如 IFNB1、RSAD2)、ISG 介导的抗病毒通路基因(如 OAS1、MX2)和细胞因子相关基因(如 TNF、IL1B)的上调,以及细胞周期和内吞作用相关基因的下调。此外,紫外线灭活的 DENV-2 感染 HDFs 上清液处理未感染细胞后,可显著降低 ZIKV 感染,表明 DENV-2 感染可诱导细胞产生抗病毒状态,且上清液中 IFN-β、IFN-γ 和 CXCL10 等细胞因子水平显著升高,进一步支持先天免疫应答的作用。
研究表明,DENV-2 感染通过激活先天免疫应答(如 PRR 和 IFN 信号通路)使细胞进入抗病毒状态,抑制 ZIKV 的 entry(通过下调 ZIKV 受体和网格蛋白介导的内吞作用),以及诱导细胞周期停滞,从而抑制后续 ZIKV 的复制。这些发现揭示了 DENV 与 ZIKV 在感染初始部位的相互作用机制,为理解共感染的疾病结局提供了新视角,有助于开发针对两种病毒共感染的防控策略,特别是在登革热流行地区对寨卡病毒传播的干预具有重要意义。同时,研究也为进一步探索其他虫媒病毒共感染机制提供了参考模型。