产气荚膜梭菌Beta1毒素通过钙稳态失调引起炎性程序性死亡机制的研究

【作者】 张思雨； 曾瑾； 王玉炯；

【机构】 宁夏大学西部特色生物资源保护与利用教育部重点实验室； 宁夏大学生命科学学院；

【摘要】 产气荚膜梭菌是一种厌氧性革兰氏阳性细菌,广泛存在于人和动物的胃肠道中。菌体产生的多种外毒素是其主要的致病因子,其中Beta1毒素是一种致死性的成孔毒素,可诱发人和动物的坏死性肠炎。目前,针对Beta1毒素的细胞毒性和致病机理的研究不够深入,因此本研究旨在探索Beta1毒素造成细胞损伤乃至机体炎性损伤的毒理机制,为产气荚膜梭菌病的病理机制研究提供理论基础。为此,本研究首先将分泌了大量Beta1毒素的C型菌株培养上清感染BALB/c小鼠,并进行RNA-seq分析,被感染小鼠肠道的KEGG分析结果聚焦至钙信号、细胞焦亡、铁死亡等细胞信号通路。进一步表达并纯化获得重组Beta1毒素蛋白,深入研究Beta1毒素的毒理机制;鉴于Beta1毒素诱导细胞的RNA-seq结果与上清感染小鼠肠道的基本一致,故建立细胞模型分别对Beta1毒素诱导细胞焦亡和铁死亡导致胞内炎性水平升高的机理进行了研究。深入挖掘发现,钙稳态失调导致线粒体损伤会触发ROS过度积累,且高水平ROS能够同时激活细胞焦亡和铁死亡;因此对能够引起Ca²⁺内流激增的Beta1毒素导致钙稳态失调触发线粒体损伤、ROS过度积累,从而相继诱导细胞焦亡和铁死亡,最终导致胞内炎性水平升高的可能机制进行了研究。在此基础上,将钙蛋白酶抑制剂PD151746灌胃并经Beta1毒素处理BALB/c乳鼠,检测分析了空肠和血清中炎性细胞因子的变化,在动物机体水平探究了钙稳态失调在Beta1毒素造成机体炎性损伤中的作用。本研究表明,Beta1毒素能够导致肠道固有层巨噬细胞出现钙稳态失调,触发线粒体结构和功能障碍,进而造成ROS过度积累,脂质过氧化反应过度发生,促使细胞相继发生细胞焦亡和铁死亡,从而导致胞内炎性水平升高;过度释放的炎性因子造成炎性微环境,导致肠道固有层炎性损伤,最终引发坏死性肠炎。更多还原