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研究背景人腺病毒（Human Adenovirus,HAdV）包括7种腺病毒属（A-G）,具有50多个血清型和70个不同的基因型。其中,腺病毒7型（HAdV-7）和3型（HAdV-3）是目前导致呼吸道感染最主要的血清型,且HAdV-7感染比HAdV-3更易引起儿童重症肺炎、呼吸窘迫综合征甚至导致死亡。由于腺病毒具有宿主范围的种属特异性,导致目前缺乏理想的感染致病的动物模型,对腺病毒的研究大部分仍依赖于体外的组织细胞培养模型。病毒在器官组织中的嗜性、感染复制能力,及所诱导的免疫应答效应,都是决定病毒致病力的关键因素。已有研究表明,相较于HAdV-3,HAdV-7在肺组织中具有更强的感染复制能力并能诱导过度的炎症因子反应,这可能是HAdV-7更易导致重症肺炎的机制之一。然而目前尚未明确肺组织中不同细胞对HAdV-7与HAdV-3的易感性是否存在差异。气道类器官是一种由纤毛细胞、杯状细胞、基底细胞和Club细胞组成的能较好地模拟人气道上皮的结构和功能的新兴的三维生理模型。其相较于传统模拟气道的支气管离体培养模型,具有易于获取及长期培养,能进行大量扩增等独特优势,已被成功应用于对流感病毒等呼吸道病毒致病机制的研究之中。揭示病毒在气道中的感染复制能力对于评估其传播性具有重要价值,而目前HAdV-7在人气道中的感染复制能力尚未明确。研究目的探讨肺组织中不同细胞对HAdV-7与HAdV-3的易感性,研究HAdV-7与HAdV-3在肺组织靶向细胞和气道中的感染复制能力,揭示HAdV-7引起重症肺炎的机制。研究方法1.分别使用1×10~6TCID50/m L的HAdV-7与HAdV-3感染人肺组织,对感染后0h,24h,48h,72h的培养上清液进行病毒滴度的测定比较。收集感染后72h的肺组织制作冰冻切片,通过免疫荧光和免疫组化技术对病毒Hexon（六邻体蛋白）,人肺组织上皮细胞标记物Pan-Cytokeratin（泛细胞角蛋白）,肺泡I型上皮细胞标记物Podoplanin（平足蛋白）,肺泡II型上皮细胞标记物Pro-Surfactant Protein C（Pro SP-C,前表面活性剂蛋白C）,肺泡巨噬细胞标记物CD68进行检测,比较人肺组织不同细胞对HAdV-7与HAdV-3的易感性;结合组织形态学观察比较HAdV-7与HAdV-3的Hexon蛋白在肺血管内皮细胞中的表达情况。通过免疫组化技术对腺病毒受体CD46蛋白,DSG-2蛋白进行检测,比较肺泡I,II型上皮细胞上腺病毒受体CD46和DSG-2的表达情况。2.在体外,将原代肺泡II型上皮细胞（ATII细胞）接种于鼠尾胶原蛋白包被的24孔板中,培养8天分化得到原代肺泡I型样上皮细胞（ATI-like细胞）,分别进行ATI-like和ATII细胞的维持培养,并分别使用5 TCID50/cell的HAdV-7和HAdV-3感染两种细胞,于感染后24h,48h,72h通过免疫荧光染色检测比较ATI-like和ATII细胞中的病毒Hexon蛋白的表达情况,并对感染后0h,24h,48h,72h的培养上清液进行病毒滴度的测定比较。采用流式细胞术检测比较ATI-like和ATII细胞中腺病毒受体CD46和DSG-2的阳性表达率。3.气道类器官由人肺组织中的成体干细胞诱导分化形成。将人肺组织经过剪切,酶消化和过滤后得到单细胞悬液,使用Matrigel（生长因子减少量基底膜基质）将细胞接种于24孔板中,先通过呼吸道类器官扩增培养基扩增培养2-3代,再应用Pneuma Cult-ALI分化培养基进行诱导分化,分化培养14天后,通过免疫荧光染色对气道类器官中基底细胞标记物P63,Club细胞标记物CC10（Clara细胞10-KDa蛋白）,杯状细胞标记物Mucin 5AC（粘蛋白5AC）,纤毛细胞标记物Acetyl-α-tubulin（乙酰-α-微管蛋白）进行鉴定。分别使用1×10~6TCID50/m L的HAdV-7与HAdV-3感染气道类器官,并收集0h,24h,48h,72h的培养上清液进行病毒滴度测定比较。4.采用Graphpad Prism 6软件进行数据统计分析,变量结果采用均数±标准差（Mean±SD）表示,采用独立样本t检验比较两组间差异,P＜0.05为差异有统计学意义。研究结果1.HAdV-7感染肺组织48h,72h后上清液病毒滴度分别为1×103.406±0.185TCID50/m L、1×104.063±0.108TCID50/m L,均明显高于HAdV-3感染后48h(1×102.875±0.125TCID50/m L),72h(1×103.656±0.205TCID50/m L)的病毒滴度,且差异具有统计学意义（P＜0.05）。在肺组织冰冻切片上,可见肺泡II型上皮细胞标记物Pro SP-C与Hexon蛋白形成共定位,而肺泡I型上皮细胞和肺泡巨噬细胞上均未见Hexon蛋白的表达;HAdV-7感染组中,肺血管内皮细胞上Hexon蛋白的表达比HAdV-3感染组更强。肺泡II型上皮细胞标记物Pro SP-C与腺病毒受体CD46蛋白,DSG-2蛋白均可形成共定位,肺泡I型上皮细胞标记物Podoplanin与DSG-2蛋白可形成共定位,但未见与CD46蛋白形成共定位。2.在HAdV-7和HAdV-3感染原代肺泡I型样上皮细胞（ATI-like细胞）和原代肺泡II型上皮细胞（ATII细胞）后,各时间点均可见Hexon蛋白的表达。HAdV-7感染ATII细胞后48h,72h的上清液病毒滴度分别为1×103.531±0.162 TCID50/m L、1×103.656±0.205 TCID50/m L,高于HAdV-3感染后48h(1×102.750±0.234 TCID50/m L),72h(1×103.156±0.185 TCID50/m L)的病毒滴度,且差异具有统计学意义（P＜0.05）;HAdV-7感染ATI-like细胞后各时间点的上清液病毒滴度与HAdV-3感染组间的差异不具有统计学意义（P＞0.05）;HAdV-7感染ATII细胞后48h(1×103.531±0.162 TCID50/m L),72h(1×103.656±0.205 TCID50/m L)的上清液病毒滴度高于感染ATI-like细胞后48h(1×102.167±0.212TCID50/m L),72h(1×102.875±0.27 TCID50/m L)的上清液病毒滴度,且差异具有统计学意义（P＜0.01）;而HAdV-3感染ATII细胞后24h(1×102.281±0.136TCID50/m L),48h(1×102.750±0.234 TCID50/m L),72h(1×103.156±0.185 TCID50/m L)的上清液病毒滴度也高于感染ATI-like细胞后24h(1×101.833±0.059TCID50/m L),48h(1×102.208±0.156TCID50/m L),72h(1×102.375±0.102 TCID50/m L)的上清液病毒滴度,且差异具有统计学意义（P＜0.05）。在ATII细胞中,表达腺病毒受体DSG-2蛋白的细胞占比99.4%,表达腺病毒受体CD46的细胞占比43.6%;在ATI-like细胞中,表达腺病毒受体DSG-2蛋白的细胞占比73.4%,表达腺病毒受体CD46的细胞占比5.27%。3.肺组织成体干细胞经扩增培养形成大量囊状的未成熟类器官,经诱导分化后可见纤毛细胞标记物Acetyl-α-tubulin,基底细胞标记物P63,Club细胞标记物CC10,和杯状细胞标记物Mucin 5AC的表达。HAdV-7感染气道类器官后24h,48h,72h的上清液病毒滴度分别为1×103.656±0.162TCID50/m L、1×104.688±0.140TCID50/m L、1×105.063±0.108TCID50/m L,高于HAdV-3感染后24h(1×103.188±0.258TCID50/m L),48h(1×104.000±0.088TCID50/m L),72h(1×104.281±0.223TCID50/m L)的病毒滴度,且差异具有统计学意义（P＜0.05）。研究结论HAdV-7和HAdV-3在肺组织中均主要感染肺泡II型上皮细胞和肺血管内皮细胞,并且HAdV-7在肺泡II型上皮细胞中的感染复制能力高于HAdV-3,从而可能造成肺泡II型上皮细胞结构和功能更严重的破坏,这可能是HAdV-7造成重症肺炎的机制之一。HAdV-7在肺血管内皮细胞中更高效的复制表达可能与其引起的病毒血症和肺外传播有关。HAdV-7在气道类器官中的感染复制能力高于HAdV-3,可能有助于HAdV-7在人群间传播,并容易扩散至下肺组织,发展为重症肺炎。