姜黄素对猪流行性腹泻病毒的抑制及其作用机制

Porcine epidemic diarrhea（PED）is a kind of contagious enteric disease caused by porcine epidemic diarrhea viruse (PEDV) characterized by acute watery diarrhea, vomiting and dehydration. Since December 2010, a large-scale outbreak diarrhea in piglets including vaccinated groups occurred in more than 10 provinces in China caused by PEDV variant strain which had new epidemic characteristics and led to serious economic loss, so it is an urgent task to explore new vaccine and drugs. Curcumin is the major component of traditional drug-ginger rhizhome. In our previous study, curcumin was found to have apparent inhibition effects for PEDV proliferation but the mechanism is not explicit. The study will explore the molecular mechanism for anti-virus effects via viral replication cycle and signaling pathway(including NF-κB, PI3K pathways and Ubiquitin Proteasome System), moreover, the anti-virus effects of curcumin will be verified in vivo(suckling piglets) which should provide important theoretical basis and practical application value in clinic prevention and treatment.

猪流行性腹泻（porcine epidemic diarrhea, PED）是由猪流行性腹泻病毒引起的一种以腹泻、呕吐和脱水为主要特征的猪肠道传染病。自2010年冬季以来，由PEDV变异毒株引起的仔猪腹泻在我国10多个省市暴发并呈现新的流行特征，即使免疫过疫苗的猪也未能幸免，造成了严重的经济损失，开发新的疫苗和药物是当务之急。姜黄素是传统中草药姜黄的主要有效成分。我们的前期研究发现，姜黄素对PEDV的增殖有显著的抑制作用，但其作用机制尚不清楚。本项目拟进一步从姜黄素对PEDV的复制周期及对细胞信号转导途径（包括NF-κB、PI3K信号通路以及泛素蛋白酶体系统）的影响来探讨姜黄素抗PEDV的分子机制，并在本动物（哺乳仔猪）中评价姜黄素对PEDV的预防和治疗效果，为姜黄素的临床应用提供理论依据，为PEDV的预防和控制提供新方法。

猪流行性腹泻病毒（porcine epidemicdiarrhea virus，PEDV）是一种危害养猪业的肠道冠状病毒，主要引起新生仔猪的腹泻、呕吐、脱水和死亡。由于以PEDV经典毒株研制的疫苗对当前流行的变异毒株不能提供很好的免疫保护，急需开发新的抗PEDV药物。姜黄素是传统中药姜黄的主要成分，具有抗炎、抗肿瘤、抗氧化、抗诱变和抗病毒等多方面的药理作用，是一种容易获取、成本低廉的潜在抗PEDV药物。本项目探讨了姜黄素抗PEDV的效果并探讨了其作用机制。我们的研究发现，单纯的姜黄素对细胞具有一定的毒性。为了降低其细胞毒性，我们通过一步法高温热解姜黄素，成功制备了姜黄素碳点（CCM-CDs），并通过紫外吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命、红外光谱、动态光散射粒度仪、X-射线衍射、X-射线光电子能谱和透射电镜对合成的姜黄素碳点进行了表征。表征结果显示合成的姜黄素碳点拥有极小的尺寸（约1.5 nm），且富含亲水性基团。MTT试验证实合成的姜黄素碳点的细胞毒性极小，而且对PEDV具有显著的抗病毒效果。进一步探讨了姜黄素碳点抑制PEDV的作用机制，发现姜黄素碳点是一个多靶点的抗病毒制剂，主要通过改变病毒表面蛋白结构从而抑制病毒的侵入，同时也阻止病毒负链RNA的合成以及病毒的出芽。另外，我们还发现姜黄素碳点可以显著地抑制由PEDV感染引起的活性氧（ROS）的过度表达，而且姜黄素碳点处理细胞后还可以诱导干扰素刺激因子（ISG）和促炎细胞因子的表达，这些ISG和促炎细胞因子可以直接抑制病毒的复制。上述研究结果表明姜黄素碳点是一种具有良好应用前景的抗PEDV候选药物，值得进一步开发。在探讨姜黄素碳点抑制PEDV增殖的同时，我们还采用定量蛋白质组学分析了PEDV感染细胞后的差异蛋白组学，绘制了差异蛋白表达图谱，为今后从定量蛋白质学角度更深入地研究姜黄素抗PEDV的作用机制奠定了基础。项目执行期内，已在Proteomics上发表SCI 论文1 篇，另有一篇论文已经投稿ACS Sustainable Chemistry & Engineering，培养研究生2名。