小胶质细胞免疫反应介导的HIV-1 gp120神经自噬及机制研究

Microglia and other immune cells can be infected and activated by HIV-1 in the central nervous system and release viral particles and inflammatory cytokines which cause neuronal cells injury and apoptosis via activated chemotactic receptors that located on the surface of neurons, resulting in HIV-1 associated neurocognitive disorders (HAND). Autophagy is an important way for cells to repair themselves, which correlates with immune and neurodegenerative diseases. However, the relationship among neuroimmunity, autophagy and HAND is not yet known in HIV-1 infected patients. Our previous study found the occurance of inflammation, oxidative damage and up-regulated autophagy in the central nervous system of AIDS patients, and the regulatory function of DRAM in nucleoside analogue associated autophagy. Therefore, we propose the hypothesis that microglial mediate neuronal autophagy induced by HIV-1 via immune response. In order to verify the hypothesis, human non-neoplastic microglia and neuronal cells will be cultured and recombinant human gp120 polypeptide will be used to in vitro induce neuronal autophagy, and gp120 transgenic mice are going to select as in vivo research tool. Further, a series of research methods including mass spectrometry flow cytometry, western blot, immunoprecipitation and mRFP-GFP fluorescent tracer will be performed to detect neuronal autophagy and apoptosis or analyse neuronal immune in this research project, for the purpose of investigating the mechanism of HIV-1 associated neuronal injury through immune mediated neuronal autophagy pathway and search a new therapeutic target to HAND.

HIV-1感染所致小胶质细胞等中枢免疫细胞激活，释放病毒颗粒和炎症因子，通过特定受体导致神经元细胞损伤与凋亡，是引起HIV-1相关神经认知障碍（HAND）的主要机制。自噬作为细胞自我修复方式，与病原体感染、免疫、神经退行性疾病之间存在重要联系。但是HIV-1感染者神经免疫、自噬、HAND之间的关系未明。我们前期研究发现艾滋病人中枢神经系统存在HIV-1感染所致的炎症反应、氧化损伤和自噬高表达，并发现DRAM在核苷类似物神经自噬调控中的作用。由此，我们提出小胶质细胞可通过免疫反应介导HIV-1诱导的神经元细胞自噬的假说。为此，我们使用人源非瘤性脑胶质细胞和神经元细胞培养以及gp120转基因小鼠，并借助于人重组gp120多肽、质谱流式细胞、蛋白印迹、免疫沉淀、mRFP-GFP荧光示踪等技术体内外研究验证这一假说，从而从免疫介导的神经自噬角度探明HIV-1神经损伤机制，提供HAND治疗新靶点。

在抗反转录病毒治疗时代，HIV相关神经认知障碍（HAND）已成为影响HIV感染者生活质量的常见慢性神经退行性疾病，其发病机制未明。不同于其它神经退行性疾病的是神经免疫炎症反应可能在其中扮演着重要角色，其中包括HIV病毒颗粒（gp120、Tat、Ref等）诱导的神经免疫细胞的炎症反应，甚至于抗HIV治疗药物介导的神经免疫激活与损伤等。中枢神经系统最主要的免疫细胞——神经胶质细胞（包括星形胶质细胞和小胶质细胞）通过免疫活化，释放上述病毒颗粒和炎症介质，继而与特定受体结合导致神经元细胞损伤与凋亡，是引起HAND的主要机制。自噬作为细胞自我修复方式，在神经胶质细胞介导的病原体感染——免疫应答——神经退行性疾病之间可能构建重要联系。我们前期研究发现gp120可诱导神经细胞凋亡和自噬，且p53和ASPP2在gp120相关神经细胞细胞凋亡及自噬调控中发挥重要作用。本研究探究了gp120及抗病毒药物通过自噬途径对神经胶质细胞的功能影响及调控机制。我们研究发现HIV病毒颗粒gp120通过诱导神经胶质细胞的自噬紊乱，继而通过炎症活化产生神经元损伤；抗病毒药物蛋白酶抑制剂可以通过p38 MAPK信号通路减弱自噬和诱导炎症反应来促进神经损伤的发生。相关研究数据的取得表明HAND的发生和发展与神经免疫关系密切，为攻克HIV相关脑病这一难题提供了一定的理论基础。但是，本项目在神经损伤的机制方面有待深入研究，争取为HAND的治疗提供新的思路。