乳铁蛋白抑制SARS冠状病毒感染宿主细胞的机理研究

【摘要】：自从2002年11月在中国广东省爆发严重急性呼吸综合症(SARS)以来,人们对SARS的病原体,一种新型的冠状病毒,SARS冠状病毒(SARS-CoV)进行了详细的研究[1]。SARS-CoV表面最重要的膜蛋白一刺突蛋白(Spike protein)负责与受体结合并进入细胞[1-4]。实验证明ACE2是SARS-CoV的一种重要的受体,主要分布于Ⅰ型和Ⅱ型肿泡上皮细胞,小肠上皮细胞以及肾脏近曲小管的刷状缘上[5]。但是,人们已经发现除了ACE2作为主要受体之外,SARS-CoV感染宿主细胞很可能还需要其他辅助分子的协助或者还有其他受体介导SARS-CoV进入细胞[2,5]。 在被SARS-CoV感染的病人的外周血单核细胞(PBMC)中,乳铁蛋白的表达水平会急剧上调[7]。乳铁蛋白具有多种生物学功能,能够抑制细菌,病毒,真菌等微生物的感染,是在机体内参加先天免疫反应的一种重要蛋白[8-11]。本实验发现乳铁蛋白能够抑制SARS假病毒(Pseudovirus)感染293E-ACE2-Myc细胞,这种抑制效应是剂量依赖的。在体外乳铁蛋白并不干扰Spike蛋白和ACE2受体的结合,而是通过结合细胞膜表面的硫酸乙酰肝素蛋白多糖(Heparan sulfate proteoglycan, HSPG)抑制Spike蛋白和SARS假病毒结合到细胞上。HSPG是广泛分布于哺乳动物细胞表面的生物大分子[45-47]。硫酸化修饰使HSPG携带大量的负电荷[48-50]。乳铁蛋白分子表面的由碱性氨基酸构成的糖胺多糖结合区域以静电引力结合带有高度负电荷的HSPG[51,52,53,56]. 以前的研究结果表明,很多病毒利用HSPG作为宿主细胞表面上的最初锚定位点[45-48]。HSPG与病毒表面蛋白在一种弱的可逆的相互作用力下,形成了病毒与细胞的初始的接触[46-50]。本实验发现肝素可以抑制SARS-假病毒感染293E-ACE2-Myc细胞,这与以前肝素可以抑制SARS活病毒感染Vero E6细胞的结果是一致的[43]。肝素是细胞表面硫酸乙酰肝素(Heparan sulfate, HS)的竞争性抑制剂。很可能像其他病毒一样,HSPG在SARS-CoV进入细胞过程的发挥着重要的作用。 本实验结果表明,SARS-CoV很可能通过细胞表面HSPG的协助感染宿主细胞。当人体被SARS-CoV感染后,乳铁蛋白的表达水平上调的病理生理意义是：乳铁蛋白可以封闭细胞膜表面的HSPG,从而抑制了SARS-CoV感染宿主细胞,防止了SARS-CoV在机体中更大范围的传播增殖。乳铁蛋白在SARS-CoV感染人体的时候发挥着重要的保护机体的作用。