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转录调控客户文章 | 寨卡病毒可以体内/体外感染肾近端小管上皮细胞
发布日期:2018-01-23浏览:
Zika virus infects renal proximal tubular epithelial cells with prolonged persistency and cytopathic effects
寨卡病毒可持久性的感染肾近端小管上皮细胞,引起细胞病变
杂志:Emerging microbes & infections  IF: 5.6   发表时间:2017.07
单位:复旦大学附属上海市公共卫生临床中心
 
寨卡病毒(ZIKV)可导致胎儿发育异常和成人格林巴利综合征。尽管越来越了解ZIKV感染与小头畸形之间的关联,但对该病毒的病理学,尤其是人类病毒库还知之甚少。之前的研究发现跟血清样本相比,病人的尿液样本中ZIKV存活时间更长,病毒载量更高。这些发现说明一个独立的病毒库可能存在于人类的泌尿系统。尽管进行过临床观察,但在泌尿系统中病毒的宿主细胞还未被明确描述。
 
本文作者研究发现ZIKV病毒可以体内感染免疫缺陷鼠的肾近端小管上皮细胞(RPTEpiCs)及体外感染人类永生化和原代肾近端小管上皮细胞(hRPTEpiCs)。
 
>ZIKV感染老鼠肾脏会导致 caspase-3介导的肾脏细胞凋亡。
>ZIKV体外感染原代hRPTEpiCs后会导致明显的细胞病变效应。
>在hRPTEpiCs内病毒感染的持续时间更长,与临床观察结果一致。
>大量的转录本响应病毒感染(RNA测序),包括I型干扰素信号基因和抗病毒响应基因。
 
以上结果说明hRPTEpiCs是病毒在人类泌尿系统的潜在储存库,为病毒在人类尿液中存在更持久提供一种解释。同时,由于ZIKV可以体内/体外感染肾近端小管上皮细胞,从而使尿液样本用于非侵入性的ZIKV诊断变得合理。
 
主要研究结果
 
对病毒感染的老鼠肾脏进行原位杂交,免疫组化染色和免疫荧光染色实验
 
为鉴定ZIKV在肾脏中的宿主细胞,作者使用ZIKV感染免疫缺陷鼠的肾脏,7天后分别获取对照和感染组老鼠的肾脏组织。肾脏由肾小体和肾小管组成(Figure 1A)。原位杂交实验显示ZIKV RNA存在于感染肾脏的肾小球和肾小管中(Figure 1B)。ZIKV主要集中在肾小球中,而肾小管中比较少。该结果说明ZIKV可能在肾脏过滤时渗透到肾小球然后再进入肾小管。H&E染色结果显示ZIKV导致肾脏肿胀(Figure 1B)。免疫荧光染色实验显示ZIKV导致细胞凋亡(Figure 1C)。总之,以上结果表明老鼠肾小管细胞是ZIKV的宿主细胞。
 
  
Figure 1  ZIKV在AG6老鼠肾脏中的感染。
(A)肾单位的组成;(B)老鼠肾脏中 ZIKV RNA的检测;(C)在病毒感染的老鼠肾脏组织中caspase-3的免疫荧光染色结果。
 
ZIKV在永生化hRPTEpiC细胞系HK2中的感染
 
作者选用3种病毒株--SZ01, ATCC VR-1838, MR766分别感染HK2细胞系,免疫荧光染色结果显示SZ01和MR766能有效地感染HK2细胞(Figure 2A),MR766 ZIKV比SZ01 ZIKV具有更高的感染效率(Figure 2A)。另外,在ZIKV感染细胞48h后导致明显的细胞病变(Figure 2B)。作者还分析了感染期间细胞内的病毒TCID50,结果发现HK2细胞能够产生感染性的SZ01、MR766粒子,相比于SZ01,HK2细胞产生更多的感染性MR766粒子(Figure 2C)。
 
Figure 2 ZIKV对HK2细胞系的感染。
(A)感染SZ01或MR766 ZIKV的免疫荧光染色结果。(B)光学显微镜显示SZ01 ZIKV诱导的细胞病变。(C)HK2细胞产生感染性的SZ01和MR766 ZIKV 粒子。
 
ZIKV在原代hRPTEpiC细胞系的感染
 
作者使用ZIKV感染原代hRPTEpiC,免疫荧光染色实验显示hRPTEpiCs能有效的被ZIKV感染(Figure 3A),与HK2细胞观察结果一致。通过RT-qPCR实验检测 hRPTEpiCs中的病毒拷贝数,发现ZIKV在hRPTEpiCs中可持续存在超过30天(Figure 3B)。另外,MR766 ZIKV感染会诱导hRPTEpiCs发生病变(Figure 3C)。与HK2细胞感染相似,原代hRPTEpiCs能产生感染性的SZ01和MR766粒子,并且产生的MR766粒子比SZ01更多(Figure 3D)。以上结果说明hRPTEpiCs是ZIKV的宿主,MR766比SZ01更适合寄居在hRPTEpiCs。
 
  
Figure 3  ZIKV在原代hRPTEpiCs中的感染。
(A)SZ01 ZIKV感染原代hRPTEpiCs的荧光免疫染色结果。(B)SZ01 ZIKV在原代hRPTEpiCs中的拷贝数。(C) MR766 ZIKV诱导原代hRPTEpiCs凋亡。(D)原代hRPTEpiCs产生感染性的SZ01和MR766 ZIKV 粒子。
 
RNA测序分析ZIKV感染的hRPTEpiCs
 
作者对对照组和感染ZIKV48h的细胞进行RNA测序,获得726个上调基因和624个下调基因(Figure 4A)。GO分析显示上调基因的免疫反应和细胞因子调节的信号通路被影响(Figure 4B)。还发现ZIKV感染可刺激各种I型干扰素信号,抗病毒响应和炎症基因上调。
 
  
Figure 4 对照组及病毒感染48h后的细胞RNA测序结果。
(A)差异基因的火山图。(B)上调和下调基因的GO分析结果。
 
结论:本研究简单明了,但却是作者第一次证明ZIKV可感染肾近端小管上皮细胞,为尿液样本用于非侵入性的ZIKV诊断提供有效证据。
 
参考文献:Chen J, Yang Y, Chen J, et al. Zika virus infects renal proximal tubular epithelial cells with prolonged persistency and cytopathic effects[J]. Emerging microbes & infections, 2017, 6(8): e77.
参考文献:Chen J, Yang Y, Chen J, et al. Zika virus infects renal proximal tubular epithelial cells with prolonged persistency and cytopathic effects[J]. Emerging microbes & infections, 2017, 6(8): e77.Zika virus infects renal proximal tubular epithelial cells with prolonged persistency and cytopathic effects
寨卡病毒可持久性的感染肾近端小管上皮细胞,引起细胞病变
杂志:Emerging microbes & infections  IF: 5.6   发表时间:2017.07
单位:复旦大学附属上海市公共卫生临床中心
 
寨卡病毒(ZIKV)可导致胎儿发育异常和成人格林巴利综合征。尽管越来越了解ZIKV感染与小头畸形之间的关联,但对该病毒的病理学,尤其是人类病毒库还知之甚少。之前的研究发现跟血清样本相比,病人的尿液样本中ZIKV存活时间更长,病毒载量更高。这些发现说明一个独立的病毒库可能存在于人类的泌尿系统。尽管进行过临床观察,但在泌尿系统中病毒的宿主细胞还未被明确描述。
 
本文作者研究发现ZIKV病毒可以体内感染免疫缺陷鼠的肾近端小管上皮细胞(RPTEpiCs)及体外感染人类永生化和原代肾近端小管上皮细胞(hRPTEpiCs)。
ZIKV感染老鼠肾脏会导致 caspase-3介导的肾脏细胞凋亡。
ZIKV体外感染原代hRPTEpiCs后会导致明显的细胞病变效应。
在hRPTEpiCs内病毒感染的持续时间更长,与临床观察结果一致。
大量的转录本响应病毒感染(RNA测序),包括I型干扰素信号基因和抗病毒响应基因。
以上结果说明hRPTEpiCs是病毒在人类泌尿系统的潜在储存库,为病毒在人类尿液中存在更持久提供一种解释。同时,由于ZIKV可以体内/体外感染肾近端小管上皮细胞,从而使尿液样本用于非侵入性的ZIKV诊断变得合理。
 
主要研究结果:
 
对病毒感染的老鼠肾脏进行原位杂交,免疫组化染色和免疫荧光染色实验
为鉴定ZIKV在肾脏中的宿主细胞,作者使用ZIKV感染免疫缺陷鼠的肾脏,7天后分别获取对照和感染组老鼠的肾脏组织。肾脏由肾小体和肾小管组成(Figure 1A)。原位杂交实验显示ZIKV RNA存在于感染肾脏的肾小球和肾小管中(Figure 1B)。ZIKV主要集中在肾小球中,而肾小管中比较少。该结果说明ZIKV可能在肾脏过滤时渗透到肾小球然后再进入肾小管。H&E染色结果显示ZIKV导致肾脏肿胀(Figure 1B)。免疫荧光染色实验显示ZIKV导致细胞凋亡(Figure 1C)。总之,以上结果表明老鼠肾小管细胞是ZIKV的宿主细胞。
  
Figure 1  ZIKV在AG6老鼠肾脏中的感染。(A)肾单位的组成;(2)老鼠肾脏中 ZIKV RNA的检测;(3)在病毒感染的老鼠肾脏组织中caspase-3的免疫荧光染色结果。
 
ZIKV在永生化hRPTEpiC细胞系HK2中的感染
作者选用3种病毒株--SZ01, ATCC VR-1838, MR766分别感染HK2细胞系,免疫荧光染色结果显示SZ01和MR766能有效地感染HK2细胞(Figure 2A),MR766 ZIKV比SZ01 ZIKV具有更高的感染效率(Figure 2A)。另外,在ZIKV感染细胞48h后导致明显的细胞病变(Figure 2B)。作者还分析了感染期间细胞内的病毒TCID50,结果发现HK2细胞能够产生感染性的SZ01、MR766粒子,相比于SZ01,HK2细胞产生更多的感染性MR766粒子(Figure 2C)。
 
Figure 2 ZIKV对HK2细胞系的感染。(A)感染SZ01或MR766 ZIKV的免疫荧光染色结果。(B)光学显微镜显示SZ01 ZIKV诱导的细胞病变。(C)HK2细胞产生感染性的SZ01和MR766 ZIKV 粒子。
 
ZIKV在原代hRPTEpiC细胞系的感染
作者使用ZIKV感染原代hRPTEpiC,免疫荧光染色实验显示hRPTEpiCs能有效的被ZIKV感染(Figure 3A),与HK2细胞观察结果一致。通过RT-qPCR实验检测 hRPTEpiCs中的病毒拷贝数,发现ZIKV在hRPTEpiCs中可持续存在超过30天(Figure 3B)。另外,MR766 ZIKV感染会诱导hRPTEpiCs发生病变(Figure 3C)。与HK2细胞感染相似,原代hRPTEpiCs能产生感染性的SZ01和MR766粒子,并且产生的MR766粒子比SZ01更多(Figure 3D)。以上结果说明hRPTEpiCs是ZIKV的宿主,MR766比SZ01更适合寄居在hRPTEpiCs。
  
Figure 3  ZIKV在原代hRPTEpiCs中的感染。(A)SZ01 ZIKV感染原代hRPTEpiCs的荧光免疫染色结果。(B)SZ01 ZIKV在原代hRPTEpiCs中的拷贝数。(C) MR766 ZIKV诱导原代hRPTEpiCs凋亡。(D)原代hRPTEpiCs产生感染性的SZ01和MR766 ZIKV 粒子。
 
RNA测序分析ZIKV感染的hRPTEpiCs
作者对对照组和感染ZIKV48h的细胞进行RNA测序,获得726个上调基因和624个下调基因(Figure 4A)。GO分析显示上调基因的免疫反应和细胞因子调节的信号通路被影响(Figure 4B)。还发现ZIKV感染可刺激各种I型干扰素信号,抗病毒响应和炎症基因上调。
  
Figure 4 对照组及病毒感染48h后的细胞RNA测序结果。(A)差异基因的火山图。(B)上调和下调基因的GO分析结果。
 
结论:本研究简单明了,但却是作者第一次证明ZIKV可感染肾近端小管上皮细胞,为尿液样本用于非侵入性的ZIKV诊断提供有效证据。
 
参考文献:Chen J, Yang Y, Chen J, et al. Zika virus infects renal proximal tubular epithelial cells with prolonged persistency and cytopathic effects[J]. Emerging microbes & infections, 2017, 6(8): e77.
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