疱疹病毒症状的差异可能与菌株基因表达的差异有关
为什么有些嘴唇周围长了唇疱疹的人会出现疼痛的病变，而有些人根本没有任何症状，但仍然会传播病毒?宾夕法尼亚州立大学进行的一项新研究发现，这些差异可能是由于某些单纯性疱疹(HSV-1)菌株激活神经元基因表达的方式的变化造成的，这种病毒会导致唇疱疹和生殖器疱疹。
生物学、生物化学和分子生物学副教授Moriah Szpara说:“全球一半以上的人口中都有HSV-1。”“它不仅会导致复发性问题，如唇疱疹和生殖器疱疹，而且最近的研究表明，慢性HSV-1感染与晚年疾病的发展有关，包括阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病。”
Szpara解释说，HSV-1的生命周期开始于它与粘膜表面的接触，并在那里入侵皮肤细胞，复制，并可诱导局部病变形成。病毒还进入皮肤局部神经末梢，并进入神经系统的神经元。在那里，病毒可以处于休眠状态，直到将来重新激活。由病毒再激活引发的神经元损伤和宿主免疫反应被认为是导致长期神经退行性变的原因。
“由于每个人携带的HSV-1病毒版本略有不同，这可能解释了人类对感染反应的一些差异;例如，为什么人们会有不同的爆发诱因，或者为什么有些人会经历更痛苦的溃疡。病毒爆发频率的差异，或病毒诱导的基因表达模式的差异，也可能影响慢性感染患者发展为神经退行性疾病的不同比率。”
为了研究这种反应变化的原因，Szpara和她的同事感染了人类神经元细胞三种HSV-1菌株中的一种，已知它们在引起神经系统疾病的能力上有所不同。接下来，他们使用深度测序来识别和量化转录组——在被HSV-1感染期间，细胞在任何给定时间内产生的全部信使rna (mRNAs)——神经元。
根据Szpara的说法，当一个神经元细胞被HSV-1病毒感染时，产生的转录组包括由人类神经元和HSV-1病毒产生的整个mrna集合。通过观察感染期间mrna表达的时间和数量，科学家可以深入了解这些mrna将很快产生的蛋白质。它是病毒蛋白在感染过程中产生新的病毒子代，最终导致健康问题。
“通过同时检查细胞中的病毒和神经元转录组被感染细胞我们能够观察到病毒mRNA产生和蛋白质产生的时间，以及随后的宿主反应之间的相互作用，”Szpara说。
科学家们使用了另外两种技术——神经元的免疫荧光染色和病毒蛋白水平的Western blotting——来观察病毒和宿主基因表达的结果。他们还使用扫描电子显微镜直接观察感染过程中神经元形态的变化。
他们的研究结果发表在网上PLOS病原体3月22日。
研究人员发现，HSV-1的不同遗传变异在人类神经元细胞中诱导了不同的基因表达模式。具体来说，他们发现病毒变体表达了他们的基因在不同的速度和数量，这可能导致不同的时间和严重程度的症状在宿主。例如，他们发现其中一种在动物模型中表现出较低毒性的变异，在神经元中显示出不同的、似乎延迟的病毒和宿主基因表达速度。在另一个例子中，他们发现一种变体引起了与细胞粘附(或细胞相互粘附的能力)有关的基因表达的更大变化，这可能会影响HSV-1的细胞间传播。
研究小组还发现，这些不同的模式基因表达取决于感染细胞是神经元细胞还是皮肤细胞类型。
“总之，这些数据证明了研究病毒株和细胞类型特异性因素的重要性，这些因素可能有助于体内的神经毒性。这也强调了hsv -1宿主相互作用的特异性。”Szpara说。“我们的研究表明，在基于细胞的模型中观察到的病毒变异之间的差异神经元可以用来帮助理解病毒与宿主之间更复杂的相互作用。”
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