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繁殖障碍是造成母猪生产力水平低的一个重要原因,而由伪狂犬病毒(Pseudorabies virus,PRV)引起的伪狂犬病(Pseudorabies,PR)则是引起母猪繁殖障碍的重要疫病因素之一。PRV感染妊娠母猪后,可引起母猪单核细胞病毒血症,降低母猪免疫力,并可通过胎盘屏障感染胎儿,导致母猪繁殖障碍,出现流产和死胎等临床症状。另外,PRV感染耐过猪会转为潜伏感染状态,长期携带病毒并排毒,成为新的传染源。自2011年中国出现毒力增强的变异毒株以来,该病在疫苗免疫的猪场不断发生,给发病猪场造成了严重的经济损失。增强机体细胞的抗病毒活性,有效抑制病毒的感染和在母猪体内的增殖,降低母猪流产率,是提高母猪生产力的主要措施之一。研究显示,维生素D的活性形式1,25(OH)2D3(VD3),不仅在调节雌性动物母胎界面的免疫耐受,维持正常的妊娠方面起重要作用,而且还对一些病毒具有一定的抗病毒活性。然而,VD3是否具有增强宿主细胞抗PRV的活性,目前尚不清晰。本研究通过体内外实验,确定了VD3对PRV诱导小鼠流产的抑制作用,并对其分子机制进行了探讨。
(1)为了解由PRV引起的流产在母猪流产中所占的比重,本研究于2018年1月~2019年5月从河北省不同地区猪场收集的胎儿,采用PCR方法进行PRV检测,并将部分阳性样本进行了gE全基因的扩增和遗传变异分析。为进一步了解种猪群和商品猪群受PRV的影响程度,本研究采用ELISA检测方法对从河北省11个地市195个不同规模猪场采集的10,479份血清,进行了PRV病毒囊膜糖蛋白E(gE)抗体的检测。病原检测结果显示,204个流产胎儿中54个为PRV阳性,阳性率为26.47%;对扩增的8株PRV进行遗传进化分析,结果显示,河北省流行毒株均在第48位和第492位各存在1个天冬氨酸的插入,为变异毒株。血清学检测结果显示,所检测的河北省11个地市均存在不同程度的感染,血清样本gE抗体平均阳性率为50.05%;检测的195个猪场中,场群阳性率为82.56%,且存栏50~300头母猪的规模化猪场阳性率最高;不同阶段的猪群中,种猪群空怀母猪的阳性率最高,为73.75%;选择母猪gE抗体阳性率介于30~40%之间和60~70%之间的两类猪场各6个,进行流产率统计,结果显示,gE抗体阳性率高的猪场流产率明显高于gE抗体阳性率低的猪场。由以上结果可知河北省猪场PRV的感染较为普遍,同时,空怀母猪和流产胎儿的高阳性率提示PRV在引起母猪空怀和流产方面起着重要的作用。
(2)为探讨VD3对PRV诱导妊娠动物流产的影响。首先在小鼠妊娠的不同时间,采用颈背部皮下注射法,用不同剂量的PRV进行攻毒,确定PRV诱导小鼠流产的最适妊娠时间和最佳病毒用量。并用不同剂量的VD3预处理妊娠小鼠,然后接种PRV,分析感染后相关组织中PRV的效价及小鼠流产率和死亡率,以及VD3对小鼠子宫和卵巢病理变化的影响;结果显示用0.35mL1000TCID50PRV病毒剂量感染妊娠12d的小鼠,感染后实验小鼠出现较高的流产率。用300μg/kg的VD3预处理妊娠小鼠,可明显抑制PRV的增殖,减轻PRV感染引起子宫等组织的损伤,使小鼠流产率降低37.5%。VD3在小鼠体内具有抗PRV的活性。
(3)为了进一步探明VD3降低PRV引起小鼠流产的机制。本实验先使用不同浓度的VD3对PK-15细胞预处理,再用PRV感染细胞。PK-15细胞中PRV的效价用qPCR法检测,PRV对PK-15细胞的损伤情况用MTT法分析,以确定VD3在体外的抗PRV活性。然后使用不同剂量的PRV感染PK-15细胞,用Western blot方法对PK-15细胞中两种自噬相关蛋白LC3和p62在感染后的不同时间点的水平进行了分析,以确定PRV对细胞自噬的影响。并用PRV感染经自噬诱导剂雷帕霉素或自噬抑制剂3一甲基腺嘌呤(3-MA)预处理的PK-15细胞,以确定自噬对PRV复制的影响。之后用不同浓度的VD3处理PK-15细胞,然后再分别感染不等量PRV,并对感染后不同时间点细胞中LC3-Ⅱ和P62水平以及Ⅰ型干扰素(IFN-α)、促炎细胞因子(TNF-α和IL-6)的mRNA水平进行分析,以确定VD3是否能诱导PK-15细胞自噬,以及VD3对PRV的抑制作用是否与自噬及炎症反应等有关。结果显示,VD3在体外亦具有抗PRV活性,且VD3体外对PRV增殖的抑制程度与VD3的使用剂量有关,200nmol/L VD3能明显降低PK-15细胞中PRV的效价,减轻PRV对PK-15细胞的损伤。LC3-Ⅱ量随PRV感染后时间的变化而变化,PRV在感染早期诱导细胞自噬,而在感染后期,抑制宿主细胞的自噬。经雷帕霉素预处理的PK-15细胞,LC3-Ⅱ表达量明显升高,而PK-15细胞中PRV的效价则显著降低,经3-MA预处理的PK-15细胞,结果则与之相反,说明白噬可以抑制PRV在宿主细胞中的复制。VD3预处理能显著增加PRV感染细胞中LC3-Ⅱ的量和P62降解,降低PRV的效价,表明VD3可以诱导PK-15细胞自噬,且VD3抗PRV的作用与其诱导自噬有关。PRV感染能显著增加细胞IFN-α、TNF-α和IL-6的表达量。但VD3预处理,并没有使PRV感染细胞中IFN-α、TNF-α或IL-6的量增加。这些结果表明,VD3的抗PRV作用主要与其诱导的细胞自噬有关,而与I型干扰素或炎症反应无关。
综上所述,本研究首次证明VD3能有效抑制PRV增殖,降低PRV引起的流产率。细胞自噬有助于机体除清除感染的PRV,而VD3能有效诱导细胞自噬,且VD3对PRV的抑制作用与其诱导细胞自噬密切相关。
(1)为了解由PRV引起的流产在母猪流产中所占的比重,本研究于2018年1月~2019年5月从河北省不同地区猪场收集的胎儿,采用PCR方法进行PRV检测,并将部分阳性样本进行了gE全基因的扩增和遗传变异分析。为进一步了解种猪群和商品猪群受PRV的影响程度,本研究采用ELISA检测方法对从河北省11个地市195个不同规模猪场采集的10,479份血清,进行了PRV病毒囊膜糖蛋白E(gE)抗体的检测。病原检测结果显示,204个流产胎儿中54个为PRV阳性,阳性率为26.47%;对扩增的8株PRV进行遗传进化分析,结果显示,河北省流行毒株均在第48位和第492位各存在1个天冬氨酸的插入,为变异毒株。血清学检测结果显示,所检测的河北省11个地市均存在不同程度的感染,血清样本gE抗体平均阳性率为50.05%;检测的195个猪场中,场群阳性率为82.56%,且存栏50~300头母猪的规模化猪场阳性率最高;不同阶段的猪群中,种猪群空怀母猪的阳性率最高,为73.75%;选择母猪gE抗体阳性率介于30~40%之间和60~70%之间的两类猪场各6个,进行流产率统计,结果显示,gE抗体阳性率高的猪场流产率明显高于gE抗体阳性率低的猪场。由以上结果可知河北省猪场PRV的感染较为普遍,同时,空怀母猪和流产胎儿的高阳性率提示PRV在引起母猪空怀和流产方面起着重要的作用。
(2)为探讨VD3对PRV诱导妊娠动物流产的影响。首先在小鼠妊娠的不同时间,采用颈背部皮下注射法,用不同剂量的PRV进行攻毒,确定PRV诱导小鼠流产的最适妊娠时间和最佳病毒用量。并用不同剂量的VD3预处理妊娠小鼠,然后接种PRV,分析感染后相关组织中PRV的效价及小鼠流产率和死亡率,以及VD3对小鼠子宫和卵巢病理变化的影响;结果显示用0.35mL1000TCID50PRV病毒剂量感染妊娠12d的小鼠,感染后实验小鼠出现较高的流产率。用300μg/kg的VD3预处理妊娠小鼠,可明显抑制PRV的增殖,减轻PRV感染引起子宫等组织的损伤,使小鼠流产率降低37.5%。VD3在小鼠体内具有抗PRV的活性。
(3)为了进一步探明VD3降低PRV引起小鼠流产的机制。本实验先使用不同浓度的VD3对PK-15细胞预处理,再用PRV感染细胞。PK-15细胞中PRV的效价用qPCR法检测,PRV对PK-15细胞的损伤情况用MTT法分析,以确定VD3在体外的抗PRV活性。然后使用不同剂量的PRV感染PK-15细胞,用Western blot方法对PK-15细胞中两种自噬相关蛋白LC3和p62在感染后的不同时间点的水平进行了分析,以确定PRV对细胞自噬的影响。并用PRV感染经自噬诱导剂雷帕霉素或自噬抑制剂3一甲基腺嘌呤(3-MA)预处理的PK-15细胞,以确定自噬对PRV复制的影响。之后用不同浓度的VD3处理PK-15细胞,然后再分别感染不等量PRV,并对感染后不同时间点细胞中LC3-Ⅱ和P62水平以及Ⅰ型干扰素(IFN-α)、促炎细胞因子(TNF-α和IL-6)的mRNA水平进行分析,以确定VD3是否能诱导PK-15细胞自噬,以及VD3对PRV的抑制作用是否与自噬及炎症反应等有关。结果显示,VD3在体外亦具有抗PRV活性,且VD3体外对PRV增殖的抑制程度与VD3的使用剂量有关,200nmol/L VD3能明显降低PK-15细胞中PRV的效价,减轻PRV对PK-15细胞的损伤。LC3-Ⅱ量随PRV感染后时间的变化而变化,PRV在感染早期诱导细胞自噬,而在感染后期,抑制宿主细胞的自噬。经雷帕霉素预处理的PK-15细胞,LC3-Ⅱ表达量明显升高,而PK-15细胞中PRV的效价则显著降低,经3-MA预处理的PK-15细胞,结果则与之相反,说明白噬可以抑制PRV在宿主细胞中的复制。VD3预处理能显著增加PRV感染细胞中LC3-Ⅱ的量和P62降解,降低PRV的效价,表明VD3可以诱导PK-15细胞自噬,且VD3抗PRV的作用与其诱导自噬有关。PRV感染能显著增加细胞IFN-α、TNF-α和IL-6的表达量。但VD3预处理,并没有使PRV感染细胞中IFN-α、TNF-α或IL-6的量增加。这些结果表明,VD3的抗PRV作用主要与其诱导的细胞自噬有关,而与I型干扰素或炎症反应无关。
综上所述,本研究首次证明VD3能有效抑制PRV增殖,降低PRV引起的流产率。细胞自噬有助于机体除清除感染的PRV,而VD3能有效诱导细胞自噬,且VD3对PRV的抑制作用与其诱导细胞自噬密切相关。