结核病是由结核杆菌引起的一种人畜共患传染病,病原菌可通过病畜传播给人群。其中牛结核分枝杆菌比同属的其他结核杆菌菌种对其他种类的动物的传播性更广泛。结核病的传播流行不仅影响畜牧业的发展,而且严重威胁人类的健康。至今为止,牛结核病造成的损失远远超过其他疫病造成的损失的总数。而在那些牛结核病流行的国家,由于有效的药物缺乏和耐药菌种的不断出现,人类结核病得不到有效的控制,成为了成年人传染病的首要杀手,对公共卫生造成了极大的损害。要从根本上解决这个问题,必须从结核病的感染机理上进行深入研究。结核杆菌是引起结核病的一种胞内寄生菌。结核杆菌感染宿主后,可被宿主体内的巨噬细胞吞噬。结核菌可由巨噬细胞经吞噬作用直接消除,也可在巨噬细胞中长期存活。凋亡途径是巨噬细胞的天然免疫屏障作用,可限制结核菌在宿主内的繁殖和扩增。结核杆菌通过结合细胞表面Toll样受体后激活巨噬细胞。活化的巨噬细胞通过细胞内多条信号通路,诱导自身凋亡,达到清除病原菌的目的。然而随着病菌和宿主免疫系统的共同进化,结核杆菌也进化出通过降低巨噬细胞凋亡率的方式获得免疫逃逸的生存机会。本文主要研究了结核杆菌H37Ra感染RAW264.7小鼠巨噬细胞系,巨噬细胞中JAK/STAT通路介导的免疫调控。本研究的主要研究内容如下:1.在结核杆菌感染巨噬细胞早期(1小时内),细胞内JAK/STAT通路快速激活,STAT1迅速磷酸化,下游促凋亡因子活化转录。肿瘤坏死因子表达升高,Caspase-3剪切体增多,巨噬细胞凋亡率上升。加入磷酸化抑制剂AG490后,STAT1磷酸化受阻,肿瘤坏死因子和Caspase-3的表达降低,巨噬细胞的凋亡率下降。2.在结核杆菌感染巨噬细胞后期(48小时),随着感染时间的延长,细胞内磷酸化STAT1含量下降,相反,细胞中非磷酸化STAT1蛋白大量积累。非磷酸化STAT1的浓度的升高和细胞内的活菌量的升高趋势一致。为了进一步研究非磷酸化STAT1蛋白在结核感染的巨噬细胞中的功能,本研究构建了稳定表达磷酸化位点突变的非磷酸化STAT1蛋白的小鼠巨噬细胞系。实验结果表明,巨噬细胞感染结核菌后,非磷酸化STAT1蛋白发生进核效应,并调控下游一系列免疫及凋亡相关基因的转录。并且,非磷酸化STAT1蛋白的表达影响细胞中Caspase-3的激活,细胞色素c的释放,而增强表达抗凋亡蛋白Mcl-1的含量。Jak1是STAT1磷酸化的重要激酶,非磷酸化STAT1通过抑制Jak1激酶的表达,负反馈调节抑制STAT1的磷酸化。3.为更好的研究非磷酸化STAT1蛋白的调控模式,本研究利用RAW264.7小鼠巨噬细胞系为模型研究了非磷酸化STAT1蛋白相互作用组。构建了稳定表达生物素修饰的非磷酸化STAT1蛋白的小鼠巨噬细胞系。采用链亲合素亲和纯化技术捕获非磷酸化STAT1蛋白复合物,利用质谱测序技术鉴定出其149种相互作用蛋白。免疫印迹实验验证了部分相互作用靶蛋白。生物信息学聚类分析发现相互作用蛋白组富集在抗原呈递和疾病反应等重要免疫信号通路上。4.进一步研究表明,非磷酸化STAT1与STAT3形成异源二聚体,结合在CD95基因启动子上,调控CD95的转录,进一步抑制巨噬细胞中CD95/CD95L介导的细胞凋亡。另外,细胞质中非磷酸化STAT1可竞争性结合在其另一个靶蛋白eEF1A上,破坏促凋亡复合体eEF1A/IFIT1的稳定性,导致细胞凋亡被抑制。综上所述,STAT1转录蛋白在结核杆菌感染小鼠巨噬细胞的过程中扮演了双刃剑的角色。结核杆菌感染早期,磷酸化STAT1促进巨噬细胞凋亡作用,发挥病原菌抑制子的作用;感染后期,非磷酸化STAT1抑制巨噬细胞凋亡作用,利于结核菌在细胞内存活和增殖,造成结核杆菌的免疫逃逸。