结核分枝杆菌PPE36蛋白对巨噬细胞的炎症免疫调控及其机理研究

来源 :苏州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:whitewolf1573
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结核病(tuberculosis,TB)是由结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)感染引起的一种慢性传染病,是威胁人类健康的三大感染性疾病之一,是全球十大致死性疾病之一。据2017年WHO报道,全球约有1/3的人口感染结核菌,近104万人患结核病,,每年约有300万人死于结核病。巨噬细胞作为抵御结核分枝杆菌入侵的第一道防线,可以吞噬病原体,分泌多种细胞因子并启动炎症反应,产生反应性活性氧、反应性活性氮、抗菌肽等方式杀灭结核杆菌,同时巨噬细胞的自噬与凋亡也在清除结核分枝杆菌的过程中发挥重要的作用。结核分枝杆菌进入机体,会采取多种防御机制逃避宿主的攻击,如抑制吞噬溶酶体的成熟、降低感染巨噬细胞的凋亡、减少感染巨噬细胞的自噬,使得分枝杆菌得以存活及长期潜伏,不能在源头上有效控制结核病,这是结核病死灰复燃的重要源头。因此全面了解结核分枝杆菌在巨噬细胞内的生存机制将会为疫苗的研究、疾病的治疗奠定基础。PPE36,是由结核分枝杆菌Rv2108编码的含有脯氨酸-脯氨酸-谷氨酰胺的串联基序,由243个氨基酸组成,N端含有大约180个氨基酸及非常短的C端,作为BCG及结核分枝杆菌保守蛋白,其可作为活动性结核病的生物标志物,可区别活动性结核病及潜伏感染者。由此我们猜测其可能参与结核分枝杆菌感染的炎症免疫应答中,但关于其是否作为毒力分子参与宿主免疫逃逸机制,目前尚无相关报道。在本研究中,为了探究PPE36对分枝杆菌感染巨噬细胞免疫功能的影响,我们通过分子生物学技术,构建了PPE36过表达耻垢分枝杆菌菌株MSPPE36、PPE36敲除菌株及回补野生型PPE36的BCG菌株,通过过表达、敲除菌株及回补菌株感染巨噬细胞和小鼠,从多角度表明PPE36能够促进分枝杆菌在巨噬细胞及小鼠肺内的存活。研究者认为结核分枝杆菌的逃逸机制主要表现为抑制吞噬溶酶体的成熟、感染巨噬细胞的凋亡、自噬以及炎症改变,从而促进分枝杆菌在巨噬细胞内的存活。因此,为进一步阐明PPE36促进分枝杆菌在巨噬细胞内的存活机制,我们在体内外用MSPPE36及对照菌株(MSVector)感染小鼠巨噬细胞系RAW264.7、小鼠BMDMs及C57BL/6小鼠,体内外结果均表明PPE36能够抑制TNFα、IL-6、IL-1β等促炎细胞因子的表达。在结核分枝杆菌感染巨噬细胞的过程中,结核分枝杆菌蛋白作为PAMPs,可通过与巨噬细胞表面的PRRs结合,引起下游信号通路的改变,主要涉及NF-κB及MAPKs信号通路,为了探究其对炎症免疫应答的具体机制,于是我们进一步通过NF-κB及AP-1质粒双荧光报告系统,在293T细胞中共转PPE36、RL-TK及NF-κB或AP-1质粒,探讨PPE36毒力蛋白是否通过调控NF-κB及AP-1信号通路,从而影响分枝杆菌在体内外的存活,结果表明PPE36能够抑制TNF-α激活的NF-κB信号通路及BCG、RacL61激活的MAPKs信号通路,Western blot结果表明其抑制P65、IKKα/β、IκBα及P38的磷酸化。为进一步深入了解其调控机制,我们通过MSPPE36、BCG△PPE36及BCG△PPE36+PPE36的相关菌株,感染巨噬细胞,通过Western blot检测NF-κB信号通路中IKKα/β、IκBα及P65的磷酸化及MAPKs中ERK、P38的磷酸化,结果表明IKKα/β、IκBα及P65的磷酸化及MAPKs中ERK、P38的磷酸化减少,结果表明PPE36抑制了NF-κB及MAPKs通路的激活,进而调控下游转录因子的表达,抑制炎症细胞因子的改变,促进分枝杆菌在巨噬细胞内的存活。为进一步确定PPE36调控NF-κB及MAPKs信号通路的靶点,我们通过双荧光报告系统检测PPE36对NF-κB及MAPKs信号通路中的相关重要分子对于激活NF-κB信号通路的影响,结果表明PPE36通过调控TRAF6上游的相关分子,从而调控了抑制免疫应答信号,MyD88作为TLRs信号中的关键接头蛋白,于是我们探讨PPE36对于MyD88的影响,通过MSPPE36及MSVector感染野生型及MyD88-/-小鼠骨髓来源的巨噬细胞,结果表明敲除MyD88后,相应细胞因子的表达无明显改变,说明PPE36可能通过MyD88发挥下游的抑制信号,那PPE36如何影响了MyD88的改变,我们通过在293T细胞中转染逐渐增加剂量的PPE36及固定剂量的MyD88,结果表明随着PPE36剂量的增加,MyD88的表达水平逐渐下降,在RAW264.7稳定转染PPE36的细胞中,也表明PPE36能够抑制MyD88的表达。目前认为蛋白质降解途径,主要依赖于泛素化降解途径,于是通过免疫共沉淀MyD88,检测其泛素化水平,结果表明PPE36促进了MyD88的泛素化。综上所述,结核分枝杆菌蛋白PPE36与巨噬细胞表面的相应受体或者吞噬的过程进入细胞内,其通过增加MyD88的泛素,从而降解MyD88,进而抑制下游NF-κB信号通路及MAPKs信号通路的改变,抑制TNF-α、IL-6及IL-1β的表达,从而促进了分枝杆菌在巨噬细胞内的存活,可作为结核病治疗的靶点。
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