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综述:猪传染性胃肠炎病毒破坏宿主先天免疫的机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月26日 来源:Frontiers in Immunology 5.9
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本综述系统阐述了猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)通过干扰模式识别受体(PRRs)信号(如TLRs/RLRs)、修饰病毒RNA帽结构(m7GpppNm)、破坏肠道屏障紧密连接蛋白(ZO-1/Occludin)、调控Notch信号通路及诱导程序性细胞死亡(凋亡/焦亡/自噬)等多重机制逃逸宿主先天免疫,为冠状病毒免疫逃逸策略及抗病毒干预提供新见解。
先天免疫系统作为抵御外源病原体入侵的第一道防线,通过模式识别受体(PRRs)识别病原体相关分子模式(PAMPs)来启动免疫应答。对于病毒而言,其核酸成分(如单链RNA、双链RNA)可被TLR3/TLR7/8或RIG-I/MDA5等受体识别,进而通过接头蛋白(MAVS、TRIF、MyD88)激活下游转录因子IRF3/IRF7和NF-κB,诱导I型干扰素(IFN-α/β)和促炎因子产生,建立抗病毒状态。然而,病毒在进化过程中发展出多种先天免疫逃逸策略以促进复制和传播。猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)作为猪α冠状病毒的代表,不仅对养猪业造成严重危害,其与宿主免疫系统的相互作用机制也为理解冠状病毒的免疫逃逸提供了重要模型。
猪的先天免疫系统通过表达于肠道上皮细胞和黏膜免疫细胞中的PRRs识别病毒核酸。胞质中的RLRs(如RIG-I识别5’-三磷酸单链RNA,MDA5识别长链双链RNA)和内体膜上的TLRs(TLR3识别dsRNA,TLR7/8识别ssRNA)是识别RNA病毒的关键受体。cGAS-STING通路虽主要感知DNA病毒,但在RNA病毒感染时也可通过细胞损伤间接激活。NLRs除参与炎症小体组装外,还可协同调节PRRs信号通路。病毒识别后,通过接头蛋白激活TBK1和IKK?,磷酸化IRF3/IRF7并促进其核转位,诱导I型(IFN-α/β)和III型干扰素(IFN-λ)表达。IFN-λ通过与其受体IFNLR1/IL10R2结合,在肠道黏膜中发挥特异性抗病毒作用。干扰素通过JAK-STAT通路诱导干扰素刺激基因(ISGs)表达,抑制病毒RNA合成、蛋白翻译和组装。然而,新生仔猪因免疫系统不成熟,PRRs及下游分子表达低下,干扰素应答效率低,导致其对TGEV等肠道病毒高度易感。
TGEV利用非结构蛋白(NSPs)破坏TLR和RLR信号通路关键节点。NSP1通过促进IRF3降解,阻断其磷酸化、核转位及与靶基因启动子结合,抑制I型干扰素产生;同时干扰宿主mRNA转录翻译,抑制应激颗粒(SG)形成。NSP3具有木瓜蛋白酶样蛋白酶(PLpro)和去泛素化酶(DUB)活性,可切割RLR信号通路中的接头蛋白TRAF3, impairing TBK1-IKK?复合物形成,进而抑制IRF3/IRF7激活。
TGEV NSP16作为S-腺苷甲硫氨酸(SAM)依赖的2’-O-甲基转移酶,与NSP10形成异源二聚体,催化病毒mRNA的5’帽结构由Cap-0(m7GpppN)修饰为Cap-1(m7GpppNm),使病毒RNA模拟宿主mRNA,逃避MDA5识别,从而抑制I型干扰素通路激活。
TGEV感染显著下调紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin、Claudin-1)表达,破坏其定位和结构完整性。机制上,病毒通过激活p38 MAPK和NF-κB通路促进炎症因子(TNF?α、IL?6、IL?8)释放,间接抑制紧密连接蛋白转录;同时诱导线粒体功能障碍和氧化应激,增加活性氧(ROS)生成,促进紧密连接蛋白降解或膜定位异常。功能上,感染导致上皮电阻(TEER)降低和屏障通透性增加, facilitate 病原体易位和病毒扩散。
TGEV感染诱导的ROS积累和线粒体膜电位丧失抑制Notch信号通路关键因子(Dll4、Hes5)表达,驱动肠道Lgr5+干细胞异常分化为杯状细胞,增加黏液分泌, create 有利于病毒复制和传播的微环境。
TGEV感染导致肠道菌群失调,如黏膜中乳杆菌减少和肠杆菌科增多。菌群代谢产物短链脂肪酸(SCFAs)如丁酸可通过干扰宿主抗病毒免疫应答增强TGEV感染。病毒还诱导上皮-间质转化(EMT),增加肠道细胞对致病菌的侵袭敏感性,进一步改变菌群组成并促进继发感染。
TGEV感染显著激活宿主细胞自噬,表现为自噬体数量增加、LC3-I向LC3-II转化以及Beclin-1等自噬相关基因上调。然而,病毒利用这一过程促进自身复制:内质网跨膜蛋白TMEM41B介导的膜重塑被病毒劫持以形成双膜囊泡(DMVs),作为病毒复制-转录复合体(RTC)的组装平台。NSP3、NSP4和NSP6等蛋白协同作用,招募脂质、诱导内质网膜弯曲,促进DMV形成, create 有利病毒复制的细胞内环境。
TGEV感染引发强烈氧化应激,导致线粒体功能障碍和ROS/mtROS积累。ROS激活p53磷酸化,促使促凋亡蛋白Bax线粒体转位,增加线粒体膜通透性,释放细胞色素c,激活Caspase-9和Caspase-3,启动内在凋亡途径。病毒N蛋白在细胞周期S和G2/M期通过激活p53及其下游p21进一步促进凋亡。肠上皮细胞凋亡导致绒毛萎缩、肠道屏障破坏和严重腹泻。
TGEV感染肠道隐窝细胞(特别是潘氏细胞)后,病毒RNA被NLRP3等炎症小体传感器识别,启动炎症小体组装并激活caspase-1。活化的caspase-1切割Gasdermin D(GSDMD),其N端片段(GSDMD-N)在细胞膜上成孔,导致细胞裂解和炎症因子(IL-1β、IL-18)释放,引发局部炎症和肠道损伤。
TGEV通过多层机制逃逸宿主先天免疫:抑制PRRs信号通路、修饰病毒RNA帽结构、破坏肠道屏障、调控Notch信号和诱导程序性细胞死亡。其基因组高变异性导致现有疫苗交叉保护力有限。未来研究应聚焦NSPs的免疫逃逸靶点、病毒-菌群互作、跨物种传播风险及与其他猪冠状病毒的重组演化。结合单细胞测序、蛋白质组学等先进技术,开发广谱疫苗、黏膜佐剂和靶向抗病毒策略,并依托“One Health”框架加强监测和防控,对应对潜在人兽共患威胁具有重要意义。
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