《Veterinary Microbiology》:DEV Infection Induces Endoplasmic Reticulum Stress and Activates Inflammatory Responses in Duck Intestinal Epithelial Cells
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•DEV 感染在原代鸭肠道上皮细胞中诱导显著的未折叠蛋白反应(内质网应激)。•DEV 感染与 PERK 和 IRE1 通路的激活有关。•PERK 和 IRE1 的激活与 NLRP3、NF-κB 及促炎细胞因子的上调相关。引言鸭肠炎病毒(DEV),又称鸭瘟病毒(DPV),引起鸭
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DEV 感染在原代鸭肠道上皮细胞中诱导显著的未折叠蛋白反应(内质网应激)。
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DEV 感染与 PERK 和 IRE1 通路的激活有关。
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PERK 和 IRE1 的激活与 NLRP3、NF-κB 及促炎细胞因子的上调相关。
引言
鸭肠炎病毒(DEV),又称鸭瘟病毒(DPV),引起鸭瘟,这是一种急性、发热性且高度接触传染病,属于疱疹病毒科成员。该病主要感染包括鸭和鹅在内的水禽;其传染性高且死亡率高,通过消化和呼吸道传播。感染的鸭群通常表现出高热、头部肿胀、结膜炎和水样绿色腹泻等临床症状。特征性病理性病变包括由全身血管损伤引起的出血、食管和泄殖腔黏膜上的假膜和溃疡,以及肝脏中的坏死灶 (Dhama et al., 2017)。肠道上皮不仅作为抵御入侵病原体的主要物理屏障,也是黏膜免疫监视的积极参与者 (Zhang et al., 2024)。作为 DEV 的主要靶器官,肠道上皮细胞 (IECs) 在病毒入侵和复制的早期阶段直接参与,然而 DEV 影响宿主细胞生理以促进 IECs 内发病的确切机制仍未完全阐明。
内质网 (ER) 作为负责蛋白质折叠、翻译和翻译后修饰的主要细胞器,执行着重要的生理功能 (Almanza et al., 2019)。当细胞暴露于多种应激刺激时,包括病毒感染、氧化应激或细胞毒性,内质网稳态被破坏,导致蛋白质折叠和修饰异常,从而引发内质网应激 (ERS)。这种应激反应随后激活一系列信号通路 (Lemmer et al., 2021)。在生理条件下,ER 中产生的错误折叠蛋白质通过 ER 相关机制消除,从 ER 转运到细胞质,并通过泛素 - 蛋白酶体系统降解,这一系列通路统称为内质网相关降解 (ERAD) (Groenendyk et al., 2021; Smith et al., 2011)。然而,错误折叠蛋白质的过度积累会触发一种称为未折叠蛋白反应 (UPR) 的适应性细胞反应。UPR 信号级联的特征是蛋白质翻译减弱、基因表达调节以及细胞命运决定(包括细胞凋亡和自噬)的调节,从而促进细胞对压力的适应 (Grootjans et al., 2016)。UPR 由三个 ER 传感器启动和调节:蛋白激酶 R (PKR) 样 ER 激酶 (PERK)、肌醇需求酶 1 (IRE1) 和激活转录因子 6 (ATF6) (Da et al., 2020)。作为细胞内寄生虫,病毒通常依赖宿主细胞的资源来完成其生命周期。在病毒复制过程中,病毒利用宿主细胞器,如 ER 和高尔基体,合成大量蛋白质,从而满足其复制和增殖的需求。大量病毒和宿主蛋白质的合成破坏了 ER 的动态稳态,进而激活 ERS 反应并随后触发 UPR。未折叠蛋白结合主调节因子 GRP78,导致 ER 应激传感器(包括 PERK、ATF6 和 IRE1)的释放 (Banerjee et al., 2020; Choi and Song, 2019)。在感知到错误折叠蛋白质后,GRP78 解离,导致这三个信号分支的激活,它们通过减弱全局翻译、上调伴侣蛋白表达和增强内质网相关降解 (ERAD) 来协同恢复 ER 稳态 (Read and Schr?der, 2021)。此外,有大量证据表明 ER 应激可以激活 NF-κB 等炎症相关通路,促进 TNF-α和 IL-6 等炎症细胞因子的释放,进而可能加剧细胞损伤 (Choi and Song, 2019)。
在本研究中,我们建立了 DEV 感染原代鸭 IECs 的体外模型,并系统检查了 UPR 激活的动态及其与炎症反应的时间关联。本研究为 DEV 诱导肠炎发病机制提供了新见解,并突出了未来抗病毒疗法的潜在靶点。
章节片段
病毒、鸭胚、抗体和试剂
鸭肠炎病毒 GZ 株 (DEV-GZ-2020) 由本实验室提供;最初于 2020 年从中国贵州省自然感染的病鸭中分离。病毒经过空斑纯化并在原代鸭胚成纤维细胞 (DEFs) 中扩增,本研究中使用的操作储备液为第 5 代。鸭胚购自贵州省三穗旺平农牧有限公司。所有涉及鸭胚的操作均经动物
IECs 的鉴定及 DEV 感染模型的建立与表征
肠碱性磷酸酶 (ALPI) 和钙黏蛋白 H1 (CDH1) 的扩增片段长度分别为 1554 bp 和 964 bp,以 GAPDH 作为内参基因。测序后,使用 BLAST 分析结果并与相应的 mRNA 序列进行比较。结果表明,这三个基因的扩增核苷酸片段与其相应的 mRNA 相同 (Fig. 1A)。在荧光显微镜下,IECs 的细胞质呈现出明亮的
讨论
在本研究中,使用原代鸭肠道上皮细胞 (IECs) 作为体外模型,我们系统检查了 DEV 感染后内质网 (ER) 应激的发生及其与炎症反应的关联。DEV 感染鸭的典型病理特征包括全身血管损伤、消化道黏膜侵蚀和淋巴器官损伤。ER 应激可能在这些复杂的病理表型中起着关键作用。我们的结果
结论
本研究揭示了 DEV 感染鸭肠道上皮细胞中 ER 应激与炎症反应之间的强相关性。在 DEV 感染的 IECs 中,PERK 和 IRE1 通路的激活与 DEV 感染诱导的炎症反应密切相关;PERK/IRE1 信号的变化与 NF-κB、NLRP3 炎症小体以及 TRAF2/JNK 信号轴的激活相关,并与 IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α, 以及
伦理批准及参与同意
所有实验方案均经贵州大学机构动物伦理委员会批准(批准号:EAE-GZU-2021-T005)。
资金来源
本研究由国家自然科学基金 [资助号 3236190082];贵州大学自然科学专项资金项目 [资助号 Leading Group2024-12];以及贵州省百千万人才工程 [资助号 BQW2025-004] 支持。
CRediT 作者贡献声明
武鹏: 写作 – 审查与编辑,调查。王燕: 写作 – 审查与编辑,调查。蔡海清: 写作 – 原稿撰写,形式分析,数据整理。金紫涵: 写作 – 审查与编辑,调查。陈伊均: 写作 – 原稿撰写,可视化,调查,形式分析。程安春: 写作 – 审查与编辑,资源,项目管理,资金获取。文铭: 写作 – 审查与编辑,验证,监督,软件,资源,
利益冲突声明
作者声明,他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系,这些可能会影响本报告中所述工作的出现。
致谢
感谢贵州大学传染病实验室的所有成员提供的技术支持。
陈伊均 | 蔡海清 | 金紫涵 | 武鹏 | 王燕 | 苟立佳 | 陈家琪 | 杨英 | 程安春 | 文铭