豬繁殖與呼吸綜合癥病毒與血紅素加氧酶-1的研究進(jìn)展

成 豫，楊文霞，汪玨楚

(西北農(nóng)林科技大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

1 PRRSV

1.1 PRRSV簡介

PRRSV屬于動脈炎病毒科，動脈炎病毒屬 (Arterivirus)，套式病毒目(Nidoviruses)。PRRSV具有十分嚴(yán)格的細(xì)胞嗜性。它能感染豬睪丸生殖細(xì)胞，豬肺泡巨噬細(xì)胞和非洲綠猴腎細(xì)胞 MA-104以及其衍化獲得的細(xì)胞株 Marc-145和CL-2621。PRRSV基因組為不分節(jié)段的單股正鏈RNA。

1.2 PRRSV 對宿主的作用

PRRSV 感染宿主后會編碼結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白，其中PRRSV 感染以及入侵細(xì)胞主要通過結(jié)構(gòu)蛋白進(jìn)行，結(jié)構(gòu)蛋白會誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生免疫反應(yīng)，但也有某些特殊蛋白會促進(jìn)PRRSV感染[1]。非結(jié)構(gòu)蛋白則參與PRRSV基因組的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制，同時發(fā)揮免疫抑制功能，減弱宿主細(xì)胞的免疫反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生免疫逃避而促進(jìn)自身的感染[2]。PRRSV巨噬細(xì)胞感染的第一步是病毒對硫酸乙酰肝素的低親和力附著，由M-GP5復(fù)合物介導(dǎo)。感染并非絕對需要此步驟，但該步驟可以將病毒集中在細(xì)胞表面上，以便隨后與更高親和力的受體結(jié)合，如巨噬細(xì)胞特異性唾液酸結(jié)合蛋白(凝集素)唾液酸粘附素(Siglec-1)。最終的脫殼和釋放步驟取決于清除劑受體CD163。該蛋白在多種細(xì)胞類型中的表達(dá)使細(xì)胞易受PRRSV感染。轉(zhuǎn)染細(xì)胞的免疫沉淀研究表明，CD163與GP2和GP4相互作用。

2 HO-1

2.1 HO-1概述

血紅素加氧酶(heme oxygenase，HO)是一種普遍表達(dá)，參與血紅素分解代謝過程的酶，迄今為止發(fā)現(xiàn)血紅素有3種同工酶HO-1、HO-2、HO-3，分別為不同的基因所編碼。HO-1為氧應(yīng)激誘導(dǎo)型，HO-2、HO-3為結(jié)構(gòu)型。

2.2 HO-1的作用

2.2.1 HO-1的保護(hù)與抗凋亡作用

HO-1及其催化血紅素分解的產(chǎn)物均具有抗氧化作用。HO-1可以通過消耗氧分子減少氧化應(yīng)激時氧自由基的產(chǎn)生間接地提供細(xì)胞環(huán)境保護(hù)的重要作用。研究發(fā)現(xiàn)HO-1源性CO可以增加有絲分裂原激活的蛋白激酶的活性，發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)。CO還可以調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)并遏制細(xì)胞凋亡。膽綠素及其還原產(chǎn)物膽紅素能有效清除ROS，抑制脂質(zhì)過氧化。膽紅素還可以阻斷蛋白激酶C和NADPH氧化酶的活性從而減弱氧化應(yīng)激，減少細(xì)胞凋亡。

2.2.2 HO-1的抗病毒作用

體外實驗證明，血紅素加氧酶-1，其氧化產(chǎn)物以及血紅素加氧酶系統(tǒng)的相關(guān)化合物能夠抑制流感病毒，牛病毒性腹瀉病毒，人類免疫缺陷病毒和乙型肝炎病毒等病毒的復(fù)制，充分說明了HO-1具有抗病毒作用，但具體機(jī)制仍有待逐步考證。

3 PRRSV與HO-1

研究發(fā)現(xiàn)，無論應(yīng)用HO-1的誘導(dǎo)劑Hemin 還是鈷原卟啉(CoPP)誘導(dǎo) HO-1 表達(dá)，或通過腺病毒載體介導(dǎo)的特異性過表達(dá)HO-1，均能顯著抑制 PRRSV 在細(xì)胞中的感染和復(fù)制；當(dāng)用針對HO-1的特異性siRNA 敲低細(xì)胞中 HO-1 基礎(chǔ)表達(dá)水平時，則發(fā)現(xiàn)PRRSV 的感染與復(fù)制被促進(jìn)了。研究結(jié)果表明，HO-1具有抗PRRSV感染的功能。而PRRSV感染時則會下調(diào)HO-1的表達(dá)。HO-1主要通過其下游代謝產(chǎn)物膽綠素和一氧化碳(CO)發(fā)揮抗PRRSV感染作用，而鐵離子不參與此過程。由代謝產(chǎn)物膽紅素介導(dǎo)，膽綠素通過NO依賴的cGMP/PKG信號通路發(fā)揮抗PRRSV感染作用。研究表明，CO抑制PRRSV的細(xì)胞間擴(kuò)散，但不會影響PRRSV進(jìn)入宿主細(xì)胞。CO通過激活細(xì)胞的cGMP/PKG信號通路并抑制PRRSV復(fù)制所必需的NF-κB信號通路發(fā)揮抗PRRSV感染作用[3]。

4 結(jié)語

豬繁殖與呼吸綜合癥是一種具有高度傳染性的疾病，可導(dǎo)致母豬繁殖障礙、仔豬呼吸障礙和高死亡率，嚴(yán)重影響全球養(yǎng)豬業(yè)的健康發(fā)展。并且由于豬繁殖與呼吸疾病病毒具有不斷適應(yīng)和進(jìn)化的內(nèi)在能力，無法通過疫苗接種或其他策略消除豬群感染，所以尋找新的治療靶點勢在必行[4]。而HO-1的抗病毒作用為豬繁殖與呼吸綜合癥及其他病毒病的防控提供了新希望。此外雖然關(guān)于PRRSV蛋白功能、血清學(xué)、病原學(xué)等方面的研究收獲頗豐，但關(guān)于病毒如何逃避或干擾宿主免疫系統(tǒng)的機(jī)制尚不完全清楚，因此關(guān)于HO-1與PRRSV相互作用的分子機(jī)制的研究為PRRSV的防治提供了新思路。