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背景和目的: 传统观点认为,流感病毒是通过其病毒外壳上的血凝素(Hemagglutinin,HA),结合到宿主细胞膜上的唾液酸受体,而作为感染的起始步骤。早期研究发现,人流感病毒结合α-2,6唾液酸受体,而禽流感表达则结合α-2,3唾液酸受体。流感病毒唾液酸受体可以使用植物凝集素SNA、MAAⅠ、MAAⅡ进行染色鉴定。SNA结合人流感病毒受体α-2,6唾液酸,MAAⅠ、MAAⅡ则结合禽流感病毒受体α-2,3唾液酸。但是一些最近的研究结果发现,存在流感病毒对细胞的感染与细胞唾液酸受体的分布并不一致的现象。 流感病毒感染除了导致呼吸系统疾病外,关于流感相关脑病和脑炎亦有报道。研究结果表明流感病毒可通过感染外周神经系统和通过呼吸道嗅神经-嗅球的途径感染中枢神经系统。但是经典的流感病毒受体在神经元上是否表达以及流感病毒感染神经元的感染机制还有待深入研究。 本研究建立了胎鼠大脑皮层神经元细胞模型,使用神经氨酸酶消化神经元膜上的唾液酸后,验证了植物凝集素染色的特异性。然后,通过植物凝集素的特异性染色,鉴定神经元细胞上流感病毒受体的表达情况,并且使用人流感病毒毒株感染原代培养的小鼠神经元,以观察分析人流感病毒在该神经元内的感染情况。 材料与方法: 神经元的原代培养:取孕16-18天的C57BL/6胎鼠大脑皮层,经木瓜蛋白酶消化以及机械吹打,接种于Neurobasal+B27培养基中,>90%的神经元培养8天后神经元成熟用于后续实验。 尼氏染色鉴定神经元:通过甲苯胺蓝对神经元特异性尼氏小体进行特异性染色,鉴定神经元。 免疫荧光法检测神经元纯度:使用免疫荧光法,通过特异性抗体,检测神经元特异性蛋白微管相关蛋白2(MAP2),对神经元进行染色鉴定,并使用DAPI染细胞核,通过计数神经元细胞数(MAP2阳性)以及总细胞数(DAPI阳性),计算原代培养的神经元阳性细胞率。 植物凝集素染色特异性的确定:使用神经氨酸酶消化神经元,然后再使用植物凝集素(SNA、MAAⅠ和MAAⅡ)进行染色,若染色结果为阴性,则表明植物凝集素是特异性地结合唾液酸受体的。 植物凝集素染色研究唾液酸受体表达情况:使用SNA、MAAⅠ和MAAⅡ三种植物凝集素孵育神经元细胞,经辣根过氧化物酶标记的链霉卵白素结合后,AEC显色。 人流感病毒感染神经元:本实验使用两株人流感病毒A/Nanchang/8002/2009(H1N1)和A/brisbane/59/2007(H1N1)对培养的神经元进行感染,分别在感染后的不同时间点收集感染的神经元,以检测流感病毒在其中的复制情况。 流感病毒RNA在神经元内的表达:提取感染后的神经元总RNA,逆转录后使用荧光实时定量PCR的方法检测流感病毒保守基因基质蛋白的表达情况,进而分析流感病毒在神经元内病毒RNA的复制情况。 流感病毒蛋白在神经元内的表达:提取感染后的神经元总蛋白,使用免疫印迹检法测流感病毒核蛋白在感染的神经元内的蛋白表达情况。 免疫荧光法检测流感病毒在神经元内的定位:将神经元与用流感病毒M1蛋白抗体孵育,用已感染的神经元细胞爬片进行免疫荧光检测,观察流感病毒在神经元细胞内的定位。 TCID50法检测子代病毒释放:收集感染后的上清,用TCID50法检测子代病毒的释放。 结果: 通过原代神经元培养细胞的植物凝集素染色结果显示,SNA信号呈阴性反应,表明胎鼠神经元不存在人流感病毒α-2,6唾液酸受体。相反,MAAⅠ和MAAⅡ染色均呈细胞膜上阳性反应,也就表明胎鼠神经元膜上存在着禽流感病毒α-2,3唾液酸受体。然而,经用神经氨酸酶消化后的神经元,植物凝集素染色结果均为阴性,表明SNA、MAAⅠ和MAAⅡ三种植物凝集素对唾液酸受体染色均为特异性的。 使用两株人流感病毒感染胎鼠神经元培养细胞,分别在感染6小时,12小时,24小时后收集已感染的神经元,提取RNA,检测流感病毒RNA表达水平的变化。结果表明,流感病毒随时间的延长,其RNA在神经元内的表达量随之上升。同样,使用免疫印迹检测流感病毒核蛋白的表达情况,结果显示流感病毒核蛋白在感染的神经元内其表达水平与病毒RNA的表达水平呈相似的上升趋势。另外,运用免疫荧光检测流感病毒在神经元内M1蛋白的情况,两株流感病毒的M1蛋白均能在感染24小时后检测到。感染后6-48小时子代病毒的释放呈上升趋势。 结论: 1.分离培养的胎鼠大脑皮层神经元细胞存在禽流感病毒α-2,3唾液酸受体,不存在人流感病毒α-2,6唾液酸受体; 2.成功建立流感病毒感染神经元细胞的模型; 3.人流感病毒可以在缺乏人流感病毒受体的小鼠神经元细胞里感染并复制。