科研动态

猪流行性腹泻（Porcine Epidemic Diarrhea, PED）是由猪流行性腹泻病毒（Porcine Epidemic Diarrhea Virus, PEDV）引起的一种急性、高度传染性的肠道疾病，对所有年龄段的猪只都有影响，尤其是对哺乳仔猪的致死率极高。自2010年以来，PEDV的高度变异株的出现严重阻碍了疫苗的有效性，导致仔猪的发病率和致死率并未因疫苗使用而降低。因此，寻找新的抗PEDV策略对于养猪业的持续发展至关重要。

1. cGAS 在 FMDV 感染过程中降解 SCFA 促进 PEDV CV777 在 IPEC-J2 细胞中的复制

图1.SCFA 促进了 IPEC-J2 细胞中 PEDV 的复制

2.丁酸对IPEC-J2细胞转录的影响大于PEDV CV777株感染

丁酸预处理显著改变了宿主细胞的转录谱，与PEDV感染相比，丁酸处理后的基因表达变化更为显著。主成分分析（PCA）结果显示，不同处理组之间存在明显差异，热图分析也揭示了丁酸处理后大多数基因表达上调的趋势。这表明丁酸可能通过影响宿主细胞的转录调控，对PEDV感染产生抑制作用。此外，丁酸处理后的基因表达变化与PEDV感染后的基因表达变化存在差异，这可能与丁酸对宿主细胞信号通路的调节作用有关。

图2.丁酸盐引起的IPEC-J2细胞的总体转录改变

3.PEDV CV777 株感染后 IPEC-J2 细胞中的基因转录改变

通过比较感染组与对照组之间的差异表达基因（DEGs），研究发现感染后共有270个基因上调和120个基因下调。聚类分析揭示了这些DEGs在丁酸处理组中的不同表达模式。进一步的富集分析显示，上调的DEGs主要富集在PI3K-AKT和Rap信号通路等，而下调的DEGs则主要与内质网中的蛋白质处理和朊病相关的信号通路有关。这些结果表明，PEDV感染可能通过影响宿主细胞的关键信号通路来调节基因表达，进而影响细胞对病毒感染的反应。

图3.PEDV 后在 IPEC-J2 细胞中观察到的基因转录变化

4.丁酸处理对IPEC-J2细胞基因转录的影响

通过分析丁酸处理与对照组之间的差异表达基因（DEGs），研究发现丁酸处理后共有1,643个基因上调，而278个基因下调。聚类分析显示这些DEGs主要受到丁酸处理的影响。富集分析进一步揭示，上调的DEGs主要富集在神经活性配体-受体相互作用和钙信号通路等信号通路中，而下调的DEGs则主要涉及细胞因子-细胞因子受体相互作用、JAK-STAT信号通路、RIG-I样受体信号通路等。

图4.丁酸处理对IPEC-J2细胞基因转录的影响

5.PI3K-AKT信号通路是丁酸处理抑制PEDV CV777株感染的重要潜在调控通路

通过对丁酸预处理和PEDV感染的IPEC-J2细胞进行基因表达分析，发现1,393个基因上调和255个基因下调。这些差异表达基因（DEGs）的富集分析显示，它们主要富集在神经活性配体-受体相互作用、钙信号通路、cAMP信号通路等途径中。特别是，重叠分析揭示了37个基因在丁酸处理和PEDV感染中均有表达变化，并且这些基因主要富集在PI3K-AKT信号通路中。这一发现表明，丁酸可能通过调节PI3K-AKT信号通路来抑制PEDV的复制，这一途径在PEDV感染后的宿主细胞中也被发现上调。此外，PI3K-AKT信号通路可能通过增强紧密连接蛋白的丰度来抵抗PEDV感染，这可能涉及AKT/mTOR介导的蛋白质合成激活。

图5.丁酸盐处理对基因转录抑制IPEC-J2细胞中PEDV感染的影响

图6.重叠分析筛选候选调控基因

本研究深入探讨了丁酸盐对猪流行性腹泻病毒（PEDV）CV777株在猪肠上皮细胞（IPEC-J2）中感染的影响。研究发现，丁酸盐通过显著改变宿主细胞的转录谱，对PEDV感染具有抑制作用。特别是，丁酸盐诱导的转录变化在IPEC-J2细胞中比PEDV感染本身引起的变化更为显著，表明其在调节宿主细胞对病毒感染反应中的潜在重要性。

进一步分析揭示了PI3K-AKT信号通路在丁酸盐抑制PEDV感染中的关键作用。该通路在丁酸盐处理的细胞中上调，并且与PEDV感染后的基因表达变化存在重叠，提示PI3K-AKT信号通路可能参与调控宿主对病毒感染的防御机制。此外，丁酸盐处理还影响了其他与免疫反应相关的信号通路，这可能与其抗炎和免疫调节功能有关。

https://doi.org/10.1186/s12985-024-02428-5