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产气荚膜梭菌广泛分布于自然界,作为一种重要的条件性致病菌,可引起人类及动物食物中毒、创伤性气性坏疽、坏死性肠炎和肠毒血症等传染性疾病。该菌产生的多种外毒素在其致病性中扮演了重要角色;对毒力因子的细胞毒性机理进行深入研究,将为治疗、诊断产气荚膜梭菌病提供治疗靶点和防控战略。其中β1毒素是该菌产生的主要致死性毒素之一。产气荚膜梭菌β1毒素可引起出血性、坏死性肠炎和肠毒血症等炎症性疾病。而细胞焦亡是一种伴随着炎性因子释放的程序性死亡方式。产气荚膜梭菌β1毒素导致宿主炎性因子释放是否由细胞焦亡所产生,目前尚未见报道。因此,本研究利用基因重组技术获得纯化的重组产气荚膜梭菌β印毒素(rCPB1),对其毒性进行了初步检测。通过分析rCPB1作用巨噬细胞后,焦亡相关信号分子的表达变化,探究β1毒素是否刺激细胞发生焦亡并释放炎性因子;建立了 RAW264.7细胞的Caspase 1干扰模型,对rCPB1引起的巨噬细胞焦亡途径进行进一步探究,为揭示产气荚膜梭菌β1毒素激活巨噬细胞焦亡,进而引发机体炎症性疾病的可能机制提供理论依据。主要取得了以下研究结果/:(1)利用基因重组技术,获得重组β1毒素蛋白的大肠杆菌表达菌株,对表达条件进行优化后,获得rCPB1包涵体;对包涵体蛋白进行变复性与纯化,去除内毒素后对小鼠单核巨噬白血病细胞(RAW264.7)和人单核巨噬细胞(THP-φ)进行细胞毒性检测,其ID50分别约为25 μg/mL和22μg/mL,实验结果表明成功获得具有生物学毒性的rCPB1蛋白。(2)rCPB1蛋白作用RAW264.7、THP-φ和小鼠骨髓来源巨噬细胞(BMDM)后,细胞内NLRP3、Caspase 1、GasderminD、IL-18和IL-1β等焦亡相关信号分子表达水平上调;表明rCPB1诱导巨噬细胞发生焦亡。(3)利用RNA干扰技术建立了 RAW264.7细胞的Caspasel干扰细胞模型;Caspase 1的表达下调后,可相对减轻rCPB1处理后RAW264.7的质膜的破裂,减少细胞内空泡的形成,Caspase 1、GasderminD、IL-18和IL-1β等焦亡相关信号分子的表达比未干扰组有所下调,说明rCPB1可能通过依赖于Caspase 1的经典细胞焦亡途径诱导RAW264.7细胞发生焦亡。综合以上实验结果,我们推测rCPB1作用巨噬细胞后,可促进NLRP3炎性小体的组装,活化Caspase 1前体,活化后的Caspase 1剪切Gasdermin D,进而形成质膜孔道,导致炎性因子IL-18 和 IL-1β 的释放,造成巨噬细胞焦亡。该研究结果将为产气荚膜梭菌 β1 毒素的细胞毒性机理提供新的研究方向。