细胞外基质重塑对基因VII型新城疫病毒诱发脾脏免疫损伤的影响及机制

Compared to Newcastle disease virus (NDV) of the early genotype (IV), NDV strains of the late genotype (VII) cause more severe immunopathology in the immune system of poultry. Our previous transcriptomics data showed that genotype VII virus significantly down-regulates the expression of genes related to extracellular matrix (ECM) in the spleen, especially the collagen genes，when compared to genotype IV NDV. However, the impact of ECM change on the immunopathology of genotype VII NDV is still unclear. In this study, first we will compare the proteomics profiles of the ECM scaffold of the spleen from chickens infected with strains of genotypes VII and IV. The histopathological changes, expression of ECM collagen as well as ultrastructure of the ECM scaffold in the spleens infected with NDV strains of genotypes VII and IV will be analyzed. Next, ECM remodeling will be blocked through inhibiting matrix metalloproteinase (MMP) activity and evaluate the impact of ECM-remodeling blocking on tissue damage, collagen expression and ECM ultrastructure, virus replication and host response in the spleen infected with genotype VII NDV. Moreover, the impact of collagen and ECM scaffold from virus-infected spleen on viability and chemotaxis of macrophage will be analyzed. These results will explore the mechanism of ECM remodeling affecting immunopathology of genotype VII NDV. This study will provide evidence for ECM collagen change to be an index for pathologic diagnosis for genotype VII NDV and provide new perspective for NDV pathogenesis.

与早期基因型（Ⅳ）新城疫病毒（NDV）相比，晚期基因型（Ⅶ）NDV造成免疫系统更严重的免疫病理损伤。前期脾脏转录组数据显示，与基因Ⅳ型毒株相比，基因Ⅶ型毒株显著下调胶原蛋白等细胞外基质（ECM）组分基因的表达。但是，ECM变化对基因Ⅶ型NDV诱导脾脏免疫损伤的影响及机制还不清楚。首先，我们通过比较基因Ⅶ型与Ⅳ型病毒感染鸡脾脏ECM支架蛋白的表达谱，并分析ECM胶原蛋白表达、ECM超微结构与脾脏病变，比较基因Ⅶ型与Ⅳ型病毒诱导ECM重塑的特征。其次，通过抑制基质蛋白酶（MMP）阻断ECM重塑，评价其对基因Ⅶ型毒株导致的组织损伤、ECM成分结构变化、病毒复制及宿主应答的影响，并分析胶原蛋白与病毒感染脾脏的ECM对巨噬细胞活性的影响，探索ECM重塑影响基因Ⅶ型病毒诱发免疫紊乱与免疫损伤的机制。研究将为ECM胶原蛋白变化作为基因Ⅶ型NDV病理诊断指标的可行性提供证据并为NDV致病机理提供新的信息。

基因VII型新城疫病毒（NDV）感染造成以家禽免疫器官广泛的炎性细胞浸润、严重的炎症反应与组织损伤为特征的病理变化。炎性细胞对细胞外基质（ECM）的重塑是细胞发生迁移与炎性浸润的前提条件。前期研究证明，基因VII型NDV能够导致脾脏ECM基因的显著下调，而IV型NDV则诱导ECM相关基因的上调，提示ECM的变化可能与VII型NDV的致病性密切相关。为了阐明ECM重塑影响基因VII型NDV诱导免疫器官病理损伤的机制，本项目主要进行了以下研究：1）基因VII型NDV诱导免疫器官ECM组织病理学的系统分析；2）基因VII型NDV感染鸡脾脏ECM蛋白的蛋白质组研究；3）基因VII型NDV调控ECM重塑的机制研究。结果显示，基因VII型NDV感染诱导了鸡免疫器官，尤其是脾脏，ECM蛋白丰度的显著下降与结构的严重破坏，这是病毒感染过程中特征性的病理事件；VII型NDV在鸡脾脏和外周血单个核细胞（PBMC）中均能显著上调基质蛋白酶（MMP）-14基因和蛋白表达水平，并引起MMP-14在细胞表面的积聚，促进细胞对ECM的降解与细胞迁移；VII型NDV通过激活胞外信号调控激酶（ERK）通路上调MMP-14表达并驱动细胞迁移，而病毒的囊膜糖蛋白（F和HN）基因是决定病毒调控MMP-14表达与细胞迁移的关键基因。因此，本项目的研究结果说明基因VII型NDV感染炎性细胞后，通过激活ERK信号通路上调MMP-14表达与膜聚集，增强细胞降解ECM屏障的活性并驱动细胞迁移与炎性浸润，最终导致严重的组织损伤。我们的研究为理解病毒调控ECM重塑的机制提供了新的信息，并对深入了解NDV致病机制有重要意义。