亮氨酸通过调控mTOR对猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)感染IPEC-J2细胞及肠道健康的影响

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猪传染性胃肠炎(Transmissible gastroenteritis,TGE)是由猪传染性胃肠炎病毒(Transmissible gastroenteritis virus,TGEV)引起的一种急性高度接触性肠道传染病,近年来在我国流行形式严峻,严重影响养猪产业。本课题组前期研究发现TGEV能够显著抑制mTOR信号通路,亮氨酸(Leucine,Leu)作为激活mTOR信号通路的有效氨基酸之一,能够缓解TGEV感染。本研究通过体内外试验模型,考察mTOR活性调控对TGEV感染及肠道健康的影响,研究mTOR调控影响STAT1活性及干扰素调节基因(ISGs)的作用,阐明Leu通过调控mTOR缓解TGEV感染的分子机制,揭示mTOR与宿主天然免疫及TGEV免疫逃避之间的相互作用,为猪传染性胃肠炎的防治提供新的理论依据。本研究由两个试验组成。试验一抑制mTOR活性对SD大鼠肠道健康和免疫功能的影响本试验以SD大鼠为体内研究模型,通过研究雷帕霉素(Rapamycin,RAPA)对SD大鼠生产性能、肠道健康及免疫功能的影响,考察mTOR对STAT1及干扰素调节基因(Interferon stimulated genes,ISGs)表达的影响,初步揭示mTOR活性与免疫调控之间的关系。试验选用12只5周龄SD健康大鼠,采用单因子试验设计,按照体重相近原则随机分成两组:对照组(5%DMSO)和处理组(5mg/kg BW RAPA)。每个处理6个重复,每个重复一只大鼠,各组饲喂基础饲粮,试验期共18天,于每天腹腔注射相应试剂一次。结果表明:RAPA显著降低SD大鼠的平均体重(P<0.01)和小肠重(P<0.01),显著降低空肠绒隐比(P<0.01)和绒毛高度(P<0.05),显著增加血清游离氨基酸含量(P<0.01),其中亮氨酸和精氨酸提高幅度最大(P<0.01)。RAPA显著降低空肠occludin、claudin-1、mucin1和ZO-1的m RNA表达(P<0.05),显著降低空肠NF-κB的m RNA表达(P<0.01),同时抑制IL-1β、IL-6、IL-10、TGF-β和TNF-α的m RNA表达水平(P<0.01)。RAPA显著促进STAT1以及下游ISG56、Mx A和OASL的m RNA表达(P<0.01),但对PKR的m RNA表达无显著影响(P>0.05)。试验二L-亮氨酸通过调控mTOR活性影响TGEV感染IPEC-J2细胞的作用及机制本试验以IPEC-J2细胞为体外研究模型,通过考察mTOR活性对TGEV感染IPEC-J2细胞的作用,阐明TGEV的感染机制,揭示mTOR活性调控IPEC-J2细胞抵抗TGEV的能力以及亮氨酸缓解TGEV感染的分子机制。首先在TGEV感染IPEC-J2细胞48 h情况下,以1000 U/m L IFN-β作用1 h为阳性对照,考察TGEV感染对mTOR及I型干扰素信号通路相关基因表达的影响。结果表明:TGEV感染IPEC-J2细胞48 h能够显著抑制mTOR、STAT1以及下游ISG15、ISG56、PKR和Mx A的表达(P<0.01),并确定TGEV感染IPEC-J2细胞48 h为后续试验检测时间点。随后采用2×2因子试验设计,添加10 n M mTOR特异性抑制剂(RAPA)或10μM mTOR激活剂(MHY1485)预处理30 min,检测TGEV、mTOR、ISGs的m RNA相对表达量以及STAT1的蛋白表达水平。结果表明:RAPA预处理经TGEV感染的IPEC-J2细胞下调p-STAT1蛋白表达以及ISG15、ISG56、PKR和Mx A的m RNA相对表达量(P<0.01),促进TGEV增殖。相反,MHY1485预处理IPEC-J2细胞上调p-STAT1蛋白表达以及下游ISG15、ISG56、PKR和Mx A的m RNA相对表达量(P<0.01),抑制TGEV增殖。在此基础上采用2×2因子试验设计,细胞饥饿3 h后添加10 m M L-亮氨酸预处理30 min,检测TGEV、mTOR、ISGs的m RNA相对表达量以及STAT1的蛋白表达水平。结果表明:10m M亮氨酸显著上调p-STAT1蛋白表达量以及下游ISG15、ISG56、PKR和Mx A的m RNA表达水平(P<0.01),抑制TGEV增殖。综上,mTOR活性在调控肠道健康和IPEC-J2细胞抵抗TGEV天然免疫功能中发挥重要作用。通过调控mTOR活性能够改变IPEC-J2宿主细胞抵抗TGEV的能力;亮氨酸发挥缓解TGEV感染的作用机制与其激活mTOR信号通路,促进STAT1以及ISGs的表达有关。
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