Различия в симптомах вируса герпеса могут быть связаны с вариациями в экспрессии генов штаммов.

Почему у некоторых людей с герпесом вокруг губ возникают болезненные поражения, а у других вообще нет симптомов, но вирус продолжает распространяться? Новое исследование, проведенное в Пенсильванском университете, показало, что эти различия могут быть связаны с различными штаммами вируса простого герпеса (ВПГ-1), вызывающего герпес, а также генитального герпеса, активирующих экспрессию генов в нейронах.

«ВПГ-1 встречается более чем у половины населения мира», — сказал Мориа Спара, доцент кафедры биологии, биохимии и молекулярной биологии. «Он не только вызывает повторяющиеся проблемы, такие как герпес и генитальный герпес, но и недавние исследования указывают на причастность хронической инфекции HSV-1 к развитию болезни в более позднем возрасте, включая нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера».

Сзпара объяснил, что жизненный цикл HSV-1 начинается при контакте с поверхностями слизистой оболочки, где он проникает в клетки кожи , реплицируется и может вызывать образование локальных повреждений. Вирус также проникает в местные нервные окончания кожи и проникает в нейроны нервной системы. Там вирус может бездействовать, пока не активируется в будущем. Считается, что повреждение нейронов и иммунные ответы хозяина, вызванные реактивацией вирусов, способствуют долговременной нейродегенерации.

«Поскольку каждый человек является носителем слегка различающейся версии ВПГ-1, это может объяснить некоторые различия в реакциях человека на инфекцию; например, почему у людей разные триггеры вспышек или почему у некоторых людей возникают более болезненные язвы. частота вирусных вспышек или паттерны экспрессии генов, вызванные вирусом, также могут влиять на разные скорости развития нейродегенеративных заболеваний у людей с хроническими инфекциями ».

Чтобы исследовать причины такого разброса ответов, Сзпара и ее коллеги инфицировали человеческие нейрональные клетки одним из трех штаммов HSV-1, которые, как известно, различаются по своей способности вызывать заболевания нервной системы. Затем они использовали глубокое секвенирование для идентификации и количественной оценки транскриптомов — всего набора информационных РНК (мРНК), образующихся в клетке в любой момент времени — нейронов во время заражения HSV-1.

Согласно Сзпара, когда нейрональная клетка инфицирована HSV-1, полученный транскриптом включает всю коллекцию мРНК, продуцируемых как человеческим нейроном, так и вирусом HSV-1. Изучая время и количество мРНК, экспрессируемых во время инфекции, ученые могут получить представление о белках, которые вскоре будут производиться из этих мРНК. Именно вирусные белки и новое вирусное потомство, образующиеся во время инфекции, в конечном итоге приводят к проблемам со здоровьем.

«Одновременно исследуя как вирусные, так и нейрональные транскриптомы в инфицированных клетках, мы смогли наблюдать взаимодействие между временем производства вирусной мРНК и продукцией белка, а также последующими ответами хозяина», — сказал Сзпара.

Ученые использовали два дополнительных метода — иммунофлуоресцентное окрашивание нейронов и вестерн-блоттинг для определения уровня вирусного белка — для наблюдения за результатами экспрессии вируса и генов хозяина. Они также использовали сканирующую электронную микроскопию, чтобы непосредственно наблюдать изменения морфологии нейронов во время инфекции.

Их результаты были опубликованы 22 марта в журнале PLOS Pathogens .

Исследователи обнаружили, что разные генетические варианты HSV-1 вызывают разные паттерны экспрессии генов в нейрональных клетках человека. В частности, они обнаружили, что вирусные варианты экспрессировали свои гены с разной скоростью и в разном количестве, что, вероятно, способствует разному времени и тяжести симптомов у хозяев. Например, они обнаружили, что один из вариантов, который демонстрирует более низкую вирулентность на животных моделях, демонстрирует другой и, по-видимому, замедленный темп экспрессии вируса и гена хозяина в нейронах. В другом примере они обнаружили, что один вариант вызывает большие изменения в экспрессии генов, участвующих в клеточной адгезии (или способности клеток прикрепляться друг к другу), что может повлиять на распространение HSV-1 от клетки к клетке.