H9N2 AIV 對雞、鴨和小鼠部分炎性因子和鈣調蛋白的影響

馬衛紅，趙福瓊，劉海繁，姚紅艷，李衛鵬，錢 林，歐德淵*

（1.貴州大學動物科學學院，貴州 貴陽 550025；2.惠水縣農業農村局，貴州 惠水 550600；3.長順縣農業農村局，貴州 長順 557000）

禽流感（avian influenza，AI）是由正黏病毒（avian influenza virus，AIV）引起的禽類傳染病。根據病毒的毒力不同，分為高致病性和低致病性禽流感[1]。低致病性禽流感（LPAI）能感染禽類，各種日齡的家禽都可發生感染[2]，常能引起雞的炎性損傷[3]。低致病性H9N2AIV 能感染人和多種哺乳動物[4]，并引起一定程度的炎性損傷[5]。白細胞介素2（interleukin-2，IL-2）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）在機體的炎癥反應和免疫反應起著重要作用。有研究發現，炎癥性腸病患者血清TNF-α、IL-2 水平表達上升[6]。IL-2 主要由CD4+細胞、CD8+細胞和NK 細胞產生，對機體細胞免疫和體液免疫均有良好的促進和提升作用，而TNF-α 作為重要的炎癥細胞因子，對免疫具有調節作用。史丹丹等[7]研究表明，鈣調蛋白（calmodulin，CaM）能參與介導急性骨骼肌炎癥反應。CaM可能通過調節細胞內Ca2+的濃度，或者直接參與介導炎癥和免疫反應。AIV感染不同種類動物，引起的癥狀不同，可能跟機體的免疫反應和炎性反應有關。試驗通過觀察雞、鴨和小鼠外周血中IL-2 和TNF-α 以及肺組織中CaM的轉錄和表達情況，了解低致病性H9N2AIV對雞、鴨和小鼠造成炎性損傷的情況，以期為低致病性禽流感對不同種類動物致病機制提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

24 只52 日齡黑羽烏骨雞和24 只52 日齡櫻桃谷肉鴨購自貴陽綠源禽業有限公司。24 只6～8 周齡昆明系小鼠購自貴陽醫學院。

1.2 病毒

雞源H9N2AIV，EID50=10-7.62，由貴州省動物疫病與獸醫公共衛生重點實驗室保存并饋贈。

1.3 試驗試劑

雞、鴨和小鼠IL-2、TNF-α、CaM ELISA 試劑盒均購自科諾迪生物有限公司；M-MLV反轉錄酶、TaqDNA聚合酶、SYBR Premix Ex Tap Ⅱ均購自TaKaRa公司。

1.4 試驗動物分組及處理

按動物種類將24 只雞、24 只鴨和24 只小鼠隨機分成4組，0、3、6、9 d作為分組標記。0 d作為陰性組，靜脈注射0.2 mL PBS，12 h 后采集其外周血和肺組織，3、6、9 d 作為陽性組，參考文獻靜脈注射0.2 mL H9N2AIV[8]，在感染AIV 3、6、9 d后分別采集其外周血和肺組織。

1.5 測定指標及方法

1.5.1 IL-2、TNF-α含量

按照雞、鴨和小鼠IL-2、TNF-α ELISA 試劑盒說明書進行檢測。

1.5.2 CaM mRNA水平

參照GenBank中相關序列和參考文獻設計雞、鴨和小鼠β-actin內參基因及CaM基因引物，見表1。引物均由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。用Trizol法提取各組肺組織中的總RNA，轉化為cDNA 后進行熒光RT-PCR擴增。擴增體系：SYBR Premix Ex Tap Ⅱ5 μL、模板1 μL、上下游引物各0.5 μL、ddH2O 3 μL。擴增程序：95 ℃預變性30 s；55 ℃退火、延伸30 s，每個循環結束時進行熒光信號檢測，共40 個循環，反應結束后溫度降到65 ℃，再以0.5 ℃、20 s升溫至95 ℃并檢測熒光信號得到熔解曲線。經熒光檢測后得到相應的CT值，根據2-ΔΔCt法計算各組動物CaM的相對表達量。

表1 雞、鴨和小鼠β-actin內參基因及CaM基因引物Tab.1 The β-actin gene and CaM gene primers in chicken,duck and mice

1.5.3 CaM含量

將雞、鴨和小鼠肺組織加等量的PBS 研磨后，取上清液-20 ℃冷凍保存，按照CaM ELISA試劑盒說明書進行操作，計算各組動物肺組織中CaM的含量。

1.6 數據統計與分析

試驗所得數據采用SPSS 20 軟件進行單因素方差分析，應用Duncan's法進行組間數據的多重比較，結果以“平均值±標準誤”表示，P＜0.01表示差異極顯著，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 H9N2 AIV 對雞、鴨和小鼠血清中IL-2 含量的影響（見表2）

表2 H9N2 AIV對雞、鴨和小鼠血清中IL-2含量的影響Tab.2 Effect of H9N2 AIV on the serum IL-2 content of chickens,ducks and mice（n=6） 單位：ng/L

由表2可知，與0 d（感染前）比，雞的IL-2濃度在感染H9N2AIV 3、6、9 d后均顯著升高（P＜0.05）；鴨的IL-2濃度在感染H9N2AIV 3、9 d后顯著升高（P＜0.05），6 d后極顯著升高（P＜0.01）；小鼠的IL-2濃度在感染H9N2AIV 3 d后顯著升高（P＜0.05），6 d后極顯著升高（P＜0.01）。在感染H9N2AIV前后，鴨的IL-2濃度最高，其次是小鼠，最后是雞。

2.2 H9N2 AIV 對雞、鴨和小鼠血清中TNF-α 含量的影響（見表3）

表3 H9N2 AIV對雞、鴨和小鼠血清中TNF-α含量的影響Tab.3 Effect of H9N2 AIV on the serum TNF-α content of chickens,ducks and mice（n=6） 單位：ng/L

由表3 可知，與0 d（感染前）比，雞的TNF-α 濃度在感染H9N2AIV 6、9 d 后均顯著升高（P＜0.05）；鴨的TNF-α 濃 度 在 感 染H9N2AIV 6 d 后 極 顯 著 升 高（P＜0.01），9 d 后顯著升高（P＜0.05）；小鼠的TNF-α 濃度在感染H9N2AIV 3、6、9 d 后顯著升高（P＜0.05）。在感染H9N2AIV 前后，小鼠的TNF-α 濃度最高，其次是鴨，最后是雞。

2.3 H9N2 AIV對雞、鴨和小鼠肺組織CaM的影響

2.3.1 H9N2AIV 對雞、鴨和小鼠肺組織CaM 轉錄的影響（見表4）

表4 H9N2 AIV對雞、鴨和小鼠肺組織CaM轉錄的影響Tab.4 Effect of H9N2 AIV on CaM transcription in lung tissues of chickens,ducks and mice（n=6）

由表4可知，與0 d（感染前）比，雞的CaM轉錄水平在感染H9N2AIV 3、9 d 后顯著升高（P＜0.05），6 d 后極顯著升高（P＜0.01）；鴨的CaM轉錄水平在感染H9N2AIV 6 d后顯著升高（P＜0.05）；小鼠的CaM轉錄水平在感染H9N2AIV 3 d后顯著升高（P＜0.05），6 d后極顯著升高（P＜0.01）。在感染H9N2AIV 3、6、9 d后雞的CaM轉錄水平均高于鴨和小鼠。

2.3.2 H9N2AIV 對雞、鴨和小鼠肺組織CaM 含量的影響（見表5）

表5 H9N2 AIV對雞、鴨和小鼠肺組織CaM含量的影響Tab.5 Effect of H9N2 AIV on the content of CaM in lung tissues of chickens,ducks and mice（n=6） 單位：μg/L

由表5可知，與0 d（感染前）比，雞的CaM含量在感染H9N2AIV 6 d 后極顯著降低（P＜0.01），9 d 后顯著降低（P＜0.05）；鴨的CaM含量在感染H9N2AIV 9 d后極顯著降低（P＜0.01）；小鼠的CaM含量在感染H9N2AIV 6 d后極顯著降低（P＜0.01）。在感染H9N2AIV 3、6、9 d 后，雞的CaM含量最高，其次是鴨，最后是小鼠。

3 討論

3.1 H9N2 AIV對雞、鴨和小鼠IL-2、TNF-α含量的影響

研究表明，禽流感感染患者體內血清細胞因子水平顯著升高[9]，通常情況下宿主感染AIV 后會立即產生大量的細胞因子，隨后啟動局部或全身的炎癥反應[10]。IL-2可以激活巨噬細胞、淋巴細胞等能產生TNF-α、INF-α和NO細胞因子，增強機體免疫應答，參與機體的炎癥反應[11]。IL-2對機體免疫反應具有促進作用[12]。研究發現，人工感染H9N2AIV 后第4 d 雞腦組織中IL-2 的mRNA 含量極顯著上調[13]。而TNF-α作為典型的炎癥細胞因子，也是最重要的促炎因子，可以直接參與炎癥反應[14-15]。TNF-α適量的表達，有助于激活機體的免疫，但過量表達就會造成炎性損傷，甚至會導致細胞凋亡[16]。在試驗中，在感染AIV 3 d 后雞、鴨和小鼠IL-2 含量均顯著升高，6 d 時鴨和小鼠的IL-2 含量極顯著升高，而在感染AIV 6d 后雞和小鼠的TNF-α 含量均顯著升高，鴨極顯著升高，說明在感染AIV后雞、鴨和小鼠均發生了免疫反應和炎性反應，在6 d 時3種動物的免疫和炎性反應最為明顯，而3種動物相比，鴨的IL-2 和TNF-α 變化最明顯，小鼠的IL-2 變化最明顯。大量研究結果表明，雞與鴨的免疫反應基因結構和表達特征具有顯著差異，這些差異可能與它們對AIV抵抗力不同相關[17]。而鴨和小鼠在感染AIV 前后，IL-2、TNF-α 濃度均較雞高，可能鴨和小鼠感染AIV無明顯癥狀與細胞因子參與免疫反應有關。

3.2 H9N2 AIV 對雞、鴨和小鼠CaM mRNA 的轉錄水平及含量的影響

CaM在動物機體細胞內能與很多配體相互作用，參與介導炎癥反應、代謝、細胞凋亡、肌肉收縮、記憶活動、神經生長及免疫反應等生命活動[18]，同時CaM可以直接參與動物機體的炎癥和炎性反應[19]。Ca2+被稱為是細胞內的第二信使，而CaM可通過調節機體內Ca2+濃度來調節細胞的功能[20]。若發生細胞內Ca2+超載、Ca2+分布紊亂，就有可能引起細胞毒性，導致細胞的死亡[21]。在細胞凋亡和自噬過程中，Ca2+引起的依賴信號轉導機制涉及不同的CaM調控系統[22]，而自噬過程可以通過Akt-mTOR、MAPK 和NF-κB信號等通路參與H9N2AIV 誘導的急性肺損傷[23]。感染AIV 后，雞、鴨和小鼠的CaM 的轉錄水平顯著上調，在6 d時達到最大值，這與其炎性反應是一致的。但雞和小鼠在感染AIV 后6 d的CaM 表達量卻極顯著下降，而鴨在感染后9 d CaM表達量極顯著下降，CaM可能參與炎性反應的初始階段，對炎性反應有促進作用，或許是直接參與炎性反應，所以導致CaM 的轉錄水平顯著升高。H9N2AIV 感染可抑制雞的免疫應答，其中對細胞免疫應答的抑制更為明顯[24]，所以對CaM 的表達有抑制作用，可能通過抑制CaM 的表達來減輕機體的免疫反應，但AIV 如何影響CaM mRNA 的轉錄和CaM 的蛋白表達，其機制還有待進一步探討。

4 結論

本研究表明，鴨和小鼠外周血IL-2、TNF-α 含量在感染前后均比雞高，而鴨和小鼠肺的炎性損傷也較雞輕，說明AIV 造成的炎性損傷可能與IL-2、TNF-α 含量有關。感染AIV后，CaM在3種動物肺組織中的轉錄水平顯著升高，但其在肺組織中的含量下降，說明CaM 在AIV 造成的肺組織炎性損傷中可能起重要作用，但AIV對CaM的表達有抑制作用，具體機制還需要進一步研究。