猪急性腹泻综合征冠状病毒调控细胞凋亡机制解析

冠状病毒（Coronavirus，CoVs）是自然界中广泛存在的一大类病毒，人类以及常见的哺乳类动物和禽类等都易感。主要感染上呼吸道和胃肠道，多发于冬春季节，呼吸道感染引起发热、呼吸道炎症等感冒症状；消化道感染导致呕吐、腹泻、脱水消瘦等症状。严重急性呼吸综合征冠状病毒（Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus，SARS-CoV）和中东呼吸综合征冠状病毒（Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus，MERS-CoV）对人具有高感染率和高死亡率。目前，SADS-CoV 诱导或抑制细胞凋亡的信号途径及调控病毒复制机制仍不清楚。

近期《Emerging Microbes & Infections》杂志发表了“Swine acute diarrhea syndrome coronavirus-inducedapoptosis is caspase-and cyclophilin D-dependent”的研究论文，该研究报道了SADS-CoV 体内体外诱导细胞凋亡及其对病毒复制影响的研究。该研究发现SADS-CoV 感染时细胞可出现明显的CPE，显微镜下可见凋亡细胞胞质固缩和细胞膜融合、染色质凝缩并附在核膜周边，形成凋亡小体。引起细胞凋亡的途径主要有外在凋亡途径（死亡受体通路）和内在凋亡途径（线粒体途径）。外在凋亡途径是通过病原微生物刺激细胞膜上的死亡受体，使其激活，从而激活半胱天冬酶（Caspase）级联凋亡信号途径，Caspase 级联信号通路在Caspase-8/-10 激活后分为两条路径，一条激活下游Caspase3/7 分子并最终切割DNA 修复酶（poly ADP-ribose polymerase，PARP），使PARP 丧失修复DNA 的功能，引起细胞凋亡；另一条路径是活化的Caspase-8/-10 还可以作用Bcl-2 家族中的促凋亡因子Bit，导致Bit 切割活化从而通过线粒体凋亡途径诱导细胞凋亡。本研究发现，SADS-CoV 体内体外感染后引起Caspase-8、-9、-3和PARP 的切割活化，同时还引起FasL 蛋白上调表达说明外在凋亡途径在SADS-CoV 诱导细胞发生凋亡中起到了重要的作用。此外，我们也发现SADS-CoV 感染细胞后Bid 可被切割活化并转移至线粒体外膜上抑制抗凋亡蛋白Bcl-2 及Bcl-xL 的活性，与此同时Bax 由胞质转位至线粒体，引起线粒体膜通透性发生改变，导致线粒体中的促凋亡分子Cyt C 释放到细胞质中，激活线粒体通路（内在凋亡途径），说明SADS-CoV 引起细胞凋亡信号途径的多样性、广泛性和交叉性。随后我们通过Caspase 广谱性抑制剂抑制凋亡发现抑制病毒的复制，说明SADS-CoV 的复制依赖于细胞凋亡，究其原因可能是细胞凋亡促进了病毒广泛的传播并侵染更多的细胞。最后我们通过线粒体通透性转换孔关键分子亲环蛋白D（Cyclophilin D，CypD）特异性抑制剂CsA进一步说明SADS-CoV 诱导的细胞凋亡依赖于CypD，当CsA 抑制CypD 可抑制SADS-CoV 诱导的细胞凋亡，同时抑制SADS-CoV 的复制。

猪肠道冠状病毒目前仍然是引起仔猪腹泻的主要原因，主要感染小肠绒毛上皮细胞，引起仔猪的急性腹泻、呕吐及死亡，在此过程中典型地呈现了细胞在受到病毒感染后，细胞与病毒之间的一场“殊死博弈”，“生”与“死”的关键取决于病毒与宿主调控细胞凋亡的平衡状态。综上所述，该研究首次解析了SADS-CoV 调控细胞凋亡的分子机制，使阐明SADS-CoV 感染诱导细胞凋亡过程中与宿主的相互作用的致病机制及病理生理成为可能，从而为疫病的治疗和防控提供重要的理论指导。