不同年龄HIV-1转基因大鼠中HIV-1病毒蛋白及血浆中细胞因子表达水平的研究

摘要

本研究分为二部分：
　　 第一部分：HIV-1 病毒蛋白在不同年龄HIV-1转基因大鼠中表达水平的研究
　　 研究背景：2001年美国马里兰大学医学院建立了能出现AIDS 相关的病理和免疫缺陷症状的HIV-1转基因大鼠模型。最近，该大鼠已经被证明可以作为研究正在接受高效抗逆转录病毒治疗（HAART）的HIV-1感染病人的病理表现的有效模型，在接受该治疗的病人体内，尽管HIV 病毒复制被抑制，但HIV-1 病毒蛋白还在持续表达。
　　 多项研究表明，HIV-1感染者表现出来的症状，除了由病毒直接作用于靶细胞引起，HIV-1 相关的病毒蛋白本身以及它的表达水平的变化也会引起器官功能的紊乱。HIV-1转基因大鼠出现随着年龄的增长HIV-1 相关的病理表现越明显的现象。我们实验室观察到发育中的HIV-1转基因大鼠的体重明显低于正常对照大鼠F344，并且随着年龄的增长这种差异更加明显。
　　 目的：深入研究HIV-1 病毒蛋白在转基因大鼠外周器官及脑区各部位表达谱；
　　 比较不同年龄的转基因大鼠HIV-1 病毒蛋白表达水平的改变与年龄的相关性，对于进一步理解HIV-1 病毒蛋白的累积效应在HIV 病程中所发挥的作用具有重要的理论和实际意义。
　　 方法：我们建立了高特异性的适时荧光定量PCR方法，来评价年幼（2-3个月）的HIV-1转基因大鼠和成熟（10-11个月）的HIV-1转基因大鼠的免疫及神经系统中的HIV-1病毒蛋白（tat、gp120、nef、vif）的表达是否存在区别。
　　 结果：在2-3个月大的HIV-1转基因大鼠中，这4种蛋白mRNA 在脾脏中表达水平最高；而对于10-11个月大的HIV-1转基因大鼠，HIV-1 病毒蛋白的mRNA 水平在小脑和脊髓中最高。通过比较这两个年龄组的tat、gp120、nef、vif mRNA的水平，我们发现2-3个月大的HIV-1转基因大鼠的脾脏中的HIV-1 病毒蛋白的水平明显高于10-11个月大的，与此相反，在小脑、脊髓和纹状体中，10-11个月大的HIV-1转基因大鼠明显高于2-3个月大的（P<0.01）。有趣的是，在前额皮质中，2-3个月大的HIV-1转基因大鼠出现tat和nef的mRNA 水平明显高于10-11个月大的（P<0.05）。
　　 结论：各种HIV 病毒蛋白的表达水平随着年龄的变化而改变，而且在AIDS症状出现之前，其分布就表现出从外周免疫器官转向中枢神经系统的现象。因此，我们的研究也证明这种处于非感染状态下的大鼠是用来模拟正在接受高效抗逆转录病毒治疗的HIV-1感染者的最有用的模型。
　　 第二部分：细胞因子在不同年龄HIV-1转基因大鼠血浆的表达变化
　　 研究背景：HIV转基因动物能够表现出类似于HIV-1/AIDS 病人所具有的症状，因此，将它们做为研究HIV-1 相关病症的模型，即具有重现性，又经济实用。最近，该大鼠已经被证明可以作为研究正在接受高效抗逆转录病毒治疗（HAART）的HIV-1感染病人的病理表现的有效模型，在接受该治疗的病人体内，尽管HIV 病毒复制被抑制，但HIV-1 病毒蛋白还在持续表达。已经证实HIV-1 病毒蛋白tat、nef、rev、gp120可以直接诱导细胞因子产生。此外，在HIV感染的长期控制中，又表现出要将Th1/Th2细胞因子的表达水平调整到正常人的水平的现象。但是，假如病毒复制并没被HAART控制，这种HIV和宿主免疫系统之间复杂的相互作用将导致严重的后果。有报导证实HIV-1转基因大鼠在淋巴结、脾脏、胸腺及外周血细胞中都表达HIV-1 病毒蛋白。但是，有关该大鼠中Th1/Th2细胞因子的表达还没有人研究。已经观察到随着年龄的增长，HIV-1 大鼠所表现出的AIDS 相关的症状越明显。
　　 目的：深入研究HIV-1转基因大鼠血浆中Th1/Th2细胞因子的表达水平，并与正常对照大鼠Fischer F344 比较；观察这两种大鼠血浆中的Th1/Th2细胞因子的表达水平随着年龄的变化而发生改变的规律。
　　 方法：我们应用MSD公司开发的大鼠细胞因子多重测定试剂盒来检测2-3个月和10-11个月HIV-1转基因大鼠及正常对照Fischer F344 大鼠的血浆中Th1/Th2细胞因子（IL-4，IL-5，KC/GRO，IFNγ，TNFα，IL-1β，and IL-13)的表达谱。
　　 结果：KC/GRO 在2-3个月大的HIV-1转基因大鼠血浆中的表达水平明显高于年龄相当的F344 大鼠，而对于10-11个月HIV-1转基因大鼠其KC/GRO的表达水平高于F344 大鼠，但没有显著性差异。IFNγ在10-11个月HIV-1转基因大鼠血浆中的表达水平明显低于F344 大鼠。除了IFNγ外大多数细胞因子在血浆中的表达呈现出年龄的相关性。
　　 结论：结合本研究第一部分和第二部分的结果，我们认为年龄因素和HIV-1病毒蛋白的协同作用决定了10-11个月HIV-1转基因大鼠血浆中的细胞因子的表达谱。
　　 因此，进一步研究HIV-1转基因大鼠的与衰老有关的细胞及分子机理、HIV-1 病毒蛋白相关的炎症、以及两者的相互作用将有助于我们建立提高年老的HIV感染者健康质量的策略。