豬流行性腹瀉（Porcine Epidemic Diarrhea, PED）是由豬流行性腹瀉病毒（Porcine Epidemic Diarrhea Virus, PEDV）引起的一種急性,、高度傳染性的腸道疾病，對(duì)所有年齡段的豬只都有影響,，尤其是對(duì)哺乳仔豬的致死率極高,。自2010年以來(lái),，PEDV的高度變異株的出現(xiàn)嚴(yán)重阻礙了疫苗的有效性，導(dǎo)致仔豬的發(fā)病率和致死率并未因疫苗使用而降低,。因此,，尋找新的抗PEDV策略對(duì)于養(yǎng)豬業(yè)的持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

1. cGAS 在 FMDV 感染過(guò)程中降解 SCFA 促進(jìn) PEDV CV777 在 IPEC-J2 細(xì)胞中的復(fù)制

圖1.SCFA 促進(jìn)了 IPEC-J2 細(xì)胞中 PEDV 的復(fù)制

2.丁酸對(duì)IPEC-J2細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的影響大于PEDV CV777株感染

丁酸預(yù)處理顯著改變了宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄譜,，與PEDV感染相比，丁酸處理后的基因表達(dá)變化更為顯著,。主成分分析（PCA）結(jié)果顯示,，不同處理組之間存在明顯差異，熱圖分析也揭示了丁酸處理后大多數(shù)基因表達(dá)上調(diào)的趨勢(shì),。這表明丁酸可能通過(guò)影響宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄調(diào)控,，對(duì)PEDV感染產(chǎn)生抑制作用。此外,，丁酸處理后的基因表達(dá)變化與PEDV感染后的基因表達(dá)變化存在差異,，這可能與丁酸對(duì)宿主細(xì)胞信號(hào)通路的調(diào)節(jié)作用有關(guān)。

圖2.丁酸鹽引起的IPEC-J2細(xì)胞的總體轉(zhuǎn)錄改變

3.PEDV CV777 株感染后 IPEC-J2 細(xì)胞中的基因轉(zhuǎn)錄改變

通過(guò)比較感染組與對(duì)照組之間的差異表達(dá)基因（DEGs）,，研究發(fā)現(xiàn)感染后共有270個(gè)基因上調(diào)和120個(gè)基因下調(diào),。聚類分析揭示了這些DEGs在丁酸處理組中的不同表達(dá)模式。進(jìn)一步的富集分析顯示,，上調(diào)的DEGs主要富集在PI3K-AKT和Rap信號(hào)通路等,，而下調(diào)的DEGs則主要與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)處理和朊病相關(guān)的信號(hào)通路有關(guān)。這些結(jié)果表明,，PEDV感染可能通過(guò)影響宿主細(xì)胞的關(guān)鍵信號(hào)通路來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá),，進(jìn)而影響細(xì)胞對(duì)病毒感染的反應(yīng)。

圖3.PEDV 后在 IPEC-J2 細(xì)胞中觀察到的基因轉(zhuǎn)錄變化

4.丁酸處理對(duì)IPEC-J2細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的影響

通過(guò)分析丁酸處理與對(duì)照組之間的差異表達(dá)基因（DEGs）,，研究發(fā)現(xiàn)丁酸處理后共有1,643個(gè)基因上調(diào),，而278個(gè)基因下調(diào)。聚類分析顯示這些DEGs主要受到丁酸處理的影響,。富集分析進(jìn)一步揭示,，上調(diào)的DEGs主要富集在神經(jīng)活性配體-受體相互作用和鈣信號(hào)通路等信號(hào)通路中，而下調(diào)的DEGs則主要涉及細(xì)胞因子-細(xì)胞因子受體相互作用,、JAK-STAT信號(hào)通路,、RIG-I樣受體信號(hào)通路等,。

圖4.丁酸處理對(duì)IPEC-J2細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的影響

5.PI3K-AKT信號(hào)通路是丁酸處理抑制PEDV CV777株感染的重要潛在調(diào)控通路

通過(guò)對(duì)丁酸預(yù)處理和PEDV感染的IPEC-J2細(xì)胞進(jìn)行基因表達(dá)分析,，發(fā)現(xiàn)1,393個(gè)基因上調(diào)和255個(gè)基因下調(diào)。這些差異表達(dá)基因（DEGs）的富集分析顯示,，它們主要富集在神經(jīng)活性配體-受體相互作用,、鈣信號(hào)通路、cAMP信號(hào)通路等途徑中,。特別是,，重疊分析揭示了37個(gè)基因在丁酸處理和PEDV感染中均有表達(dá)變化,，并且這些基因主要富集在PI3K-AKT信號(hào)通路中。這一發(fā)現(xiàn)表明,，丁酸可能通過(guò)調(diào)節(jié)PI3K-AKT信號(hào)通路來(lái)抑制PEDV的復(fù)制,，這一途徑在PEDV感染后的宿主細(xì)胞中也被發(fā)現(xiàn)上調(diào)。此外,，PI3K-AKT信號(hào)通路可能通過(guò)增強(qiáng)緊密連接蛋白的豐度來(lái)抵抗PEDV感染,，這可能涉及AKT/mTOR介導(dǎo)的蛋白質(zhì)合成激活。

圖5.丁酸鹽處理對(duì)基因轉(zhuǎn)錄抑制IPEC-J2細(xì)胞中PEDV感染的影響

圖6.重疊分析篩選候選調(diào)控基因

本研究深入探討了丁酸鹽對(duì)豬流行性腹瀉病毒（PEDV）CV777株在豬腸上皮細(xì)胞（IPEC-J2）中感染的影響,。研究發(fā)現(xiàn),，丁酸鹽通過(guò)顯著改變宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄譜，對(duì)PEDV感染具有抑制作用,。特別是,，丁酸鹽誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄變化在IPEC-J2細(xì)胞中比PEDV感染本身引起的變化更為顯著，表明其在調(diào)節(jié)宿主細(xì)胞對(duì)病毒感染反應(yīng)中的潛在重要性,。

進(jìn)一步分析揭示了PI3K-AKT信號(hào)通路在丁酸鹽抑制PEDV感染中的關(guān)鍵作用,。該通路在丁酸鹽處理的細(xì)胞中上調(diào)，并且與PEDV感染后的基因表達(dá)變化存在重疊,，提示PI3K-AKT信號(hào)通路可能參與調(diào)控宿主對(duì)病毒感染的防御機(jī)制,。此外，丁酸鹽處理還影響了其他與免疫反應(yīng)相關(guān)的信號(hào)通路,，這可能與其抗炎和免疫調(diào)節(jié)功能有關(guān),。

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