论文部分内容阅读
本文通过以下几个部分展开论述:
第一部分 FGL2在红内期疟原虫感染中的作用及机制研究
一、红内期疟原虫感染诱导sFGL2表达上调,后者显著促进红内期原虫增殖
1、红内期疟原虫感染显著诱导sFGL2表达上调,且sFGL2的表达水平与疟原虫载量呈正相关
课题组前期研究发现夏氏疟原虫感染将引起sFGL2过度分泌,在本论文研究中对这一现象的普遍性进行了调查,结果显示其它种属疟原虫感染(无论是伯氏疟原虫ANKA株还是约氏疟原虫BY265株感染),也能显著诱导血清中sFGL2表达上调,sFGL2表达水平的变化与原虫增殖曲线的起伏较吻合,与夏氏疟原虫感染结果一致。相关性分析实验结果更加表明,sFGL2的表达水平与疟原虫载量均呈正相关。
2、sFGL2是红内期疟原虫逃避宿主杀伤的新途径
FGL2缺失后能使约氏疟原虫和伯氏疟原虫红内期原虫增殖受到显著抑制,而通过回补rFGL2,将使红内期原虫增殖能力恢复至WT小鼠水平,该结果与夏氏疟原虫实验结果一致,进一步充分证明了sFGL2在红内期疟原虫发育中的促进作用。另外,对FGL2敲除小鼠的凝血功能进行分析,免疫荧光实验比较两种感染小鼠脾脏纤维蛋白的沉积时发现,无论是在红内期感染前还是感染进行时,fibrin在两种小鼠脾脏中的表达均无显著性差异。
3、调节性T细胞(CD4+Foxp3+CD25+regulatory T cell,Treg)是分泌sFGL2的主要细胞来源之一
课题组前期通过系列实验证明CD4+Foxp3+CD25+Treg是分泌sFGL2的主要细胞来源之一。为进一步验证此结论,随后进行了Treg细胞的过继转移实验。通过将来自WT小鼠和FGL2敲除小鼠的Treg细胞分别过继到FGL2敲除的感染小鼠体内,发现接受WT小鼠来源的Treg细胞的FGL2-/-感染小鼠,其红内期原虫增殖能力恢复至WT感染小鼠水平,而接受FGL2敲除小鼠来源的Treg细胞的FGL2-/-感染小鼠,其原虫率并未发生显著性改变。
二、sFGL2显著抑制抗红内期感染的固有免疫
1、特异耗竭巨噬细胞后,FGL2-/-小鼠增强的抗红内期感染的免疫保护力消失
课题前期研究已证实,FGL2-/-感染小鼠中巨噬细胞作用关键,是机体抗感染的固有免疫得到增强的始动因素之一,但并没有进行反向实验验证其作用。本次结果证明,巨噬细胞在FGL2-/-小鼠增强的抗红内期感染的固有免疫中作用十分关键。
2、红内期疟原虫代谢产物可被TLR2识别,而不是TLR9,诱导巨噬细胞分泌MCP-1
接下来课题组对巨噬细胞产生MCP-1的分子机制作了研究。通过分离WT小鼠和TLR2敲除小鼠的BMDM(Bone marrow-derived macrophages,BMDM),加入感染疟原虫红细胞裂解产物pRBC进行刺激并检测MCP-1的表达,发现当TLR2缺失后,其BMDM受pRBC刺激后分泌MCP-1的能力较WT BMDM相比,显著降低,而TLR9拮抗剂ODN2088的加入,则对WT BMDM产生MCP-1的能力没有明显影响。
3、红内期疟原虫利用sFGL2,通过FcγRIIB受体抑制巨噬细胞分泌MCP-1
课题前期通过构建巨噬细胞条件缺失FcγRIIB受体小鼠(FcγRIIBfl/fl Lyz2-cre),在体外实验证实,sFGL2通过FcγRIIB受体抑制巨噬细胞分泌MCP-1。为再次巩固这一结论,对FcγRIIBfl/fl Lyz2-cre小鼠进行了夏氏疟原虫红内期感染实验,以FcγRIIBfl/fl小鼠作为对照,收集了两种小鼠感染后第6天的血清,检测其中MCP-1和IFN-γ的表达,发现与FcγRIIBfl/fl小鼠相比,FcγRIIBfl/fl Lyz2-cre小鼠血清中MCP-1和IFN-γ的含量均显著增加。
4、sFGL2-FcγRIIB信号通过抑制TLR2信号通路下游JNK分子磷酸化,阻碍巨噬细胞分泌MCP-1
课题前期研究已知晓,红内期原虫代谢产物可被TLR2识别进而活化巨噬细胞分泌MCP-1,TLR2下游NF-κB信号通路和MAPK信号通路均参与MCP-1的产生。通过检测两条信号通路上游共同的信号分子TAK1,下游信号分子p65、MKK4、MKK7、JNK和ERK的活化情况,发现只有MAPK信号通路的JNK分子的磷酸化受到显著抑制,说明sFGL2-FcγRIIB抑制信号作用的胞内位点在JNK分子上。为进一步验证此结论,利用FcγRIIBfl/fl Lyz2-cre小鼠中进行了相同实验。结果与RAW264.7细胞株实验一致,在对照小鼠的BMDM中,JNK分子的活化在rFGL2存在时受到显著抑制。而在FcγRIIBfl/fl Lyz2-cre小鼠的BMDM中,JNK的磷酸化不受rFGL2的影响,这同时也进一步证实了前面已得出另一结论:sFGL2通过FcγRIIB受体发挥抑制作用。
5、sFGL2在人疟中可能通过相同的分子机制发挥重要作用
鉴于人疟患者中sFGL2的表达水平在感染后显著升高,课题组接下来探讨了sFGL2在人疟中的作用机制。通过在人巨噬细胞株THP-1中进行的刺激实验和Western Blot实验,发现sFGL2同样通过FcγRIIB受体发挥抑制作用,且sFGL2-FcγRIIB信号同样显著抑制了JNK信号分子的磷酸化。以上实验提示,sFGL2在恶性疟中可能通过相同的分子机制发挥重要作用,促进疟原虫增殖。
第二部分 FGL2在红外期疟原虫感染中的作用及机制研究
一、红外期疟原虫感染将显著诱导宿主FGL2表达上调
1、WT小鼠肝脏FGL2mRNA表达水平在红外期疟原虫感染后显著上调
通过按蚊叮咬和子孢子接种两种感染方式,观察了感染42小时后,实验小鼠肝脏FGL2mRNA表达水平有无变化。结果显示,无论哪种感染方式,红外期疟原虫均显著诱导实验小鼠肝脏FGL2mRNA表达上调,且随子孢子接种剂量的升高而升高。
2、红外期疟原虫感染可能诱导mFGL2,而不是sFGL2,的表达
通过设置不同剂量,多个时间点,收集子孢子感染小鼠血清,检测其中sFGL2的含量。结果发现无论哪个剂量的子孢子感染,sFGL2的浓度在疟原虫红外期整个发育周期内始终没有发生变化,而当疟原虫进入红内期感染后,sFGL2的表达水平却显著升高。鉴于子孢子感染小鼠肝脏总体FGL2mRNA水平明显升高,提示红外期疟原虫感染可能诱导mFGL2,而不是sFGL2,的表达。
二、FGL2促进疟原虫红外期的发育
1、红外期原虫在FGL2缺失后其增殖受到显著抑制
随后应用约氏疟原虫BY265株子孢子感染了FGL2敲除小鼠,采用定量PCR的方法检测了感染小鼠肝脏疟原虫载量,结果发现FGL2缺失后,疟原虫在肝脏的增殖与正常对照相比受到显著抑制,说明FGL2确实能促进疟原虫红外期的发育。
2、子孢子感染的FGL2敲除小鼠,红内期出现时间晚于WT小鼠且初始原虫率更低
为进一步确定FGL2的作用,还对红外期感染的FGL2敲除小鼠其红内期原虫出现时间及初始原虫血症进行了观察,结果显示,当使用低剂量的子孢子感染时,FGL2敲除小鼠体内红内期原虫出现时间明显晚于对照WT小鼠,甚至有的FGL2敲除小鼠不会出现红内期感染。此外,出现红内期原虫的FGL2敲除小鼠,其初始原虫率显著低于WT小鼠。
三、FGL2通过抑制IFN-γ分泌促进红外期疟原虫的发育
1、FGL2缺失后,感染小鼠肝脏促炎细胞因子mRNA表达水平显著升高
感染小鼠缺失FGL2后,肝脏促炎因子IFN-γ和TNF-α的转录水平较对照小鼠显著升高,IL-12在两组小鼠之间没有显著性差异,而抗炎因子IL-10mRNA的表达水平在两组小鼠间也无明显差异。此结果提示,FGL2敲除小鼠体内降低的肝脏虫荷可能是其表达升高的促炎因子作用的结果。
2、FGL2缺失后,感染小鼠血清中促炎细胞因子含量显著增加
通过CBA法流式检测了两组子孢子感染小鼠血清中,包括促炎因子和抗炎因子在内共6种细胞因子的浓度。实验结果与肝脏定量检测一致,促炎因子IFN-γ、TNF-α、IL-12及MCP-1的浓度在FGL2-/-感染小鼠中显著升高。FGL2-/-感染小鼠中抗炎因子IL-10的含量也明显高于对照小鼠。此结果进一步证明升高的促炎因子可能在FGL2-/-感染小鼠中发挥抗疟作用。
3、IFN-γ是FGL2敲除小鼠抑制肝期疟原虫增殖的主要效应分子
随后选取了抗红外期免疫中作用最重要的IFN-γ进行反向验证实验。通过对FGL2敲除小鼠注射抗IFN-γ抗体(anti-IFN-γmAb),发现当FGL2敲除小鼠缺失IFN-γ后,其肝脏虫荷恢复至WT感染小鼠水平。此外,耗竭IFN-γ后,FGL2-/-感染小鼠红内期出现时间提前,甚至还要早于WT感染小鼠,红内期初始原虫率也显著升高并高于WT感染小鼠。这些结果充分说明,IFN-γ是FGL2敲除小鼠抑制肝期疟原虫增殖的主要效应分子。
第一部分 FGL2在红内期疟原虫感染中的作用及机制研究
一、红内期疟原虫感染诱导sFGL2表达上调,后者显著促进红内期原虫增殖
1、红内期疟原虫感染显著诱导sFGL2表达上调,且sFGL2的表达水平与疟原虫载量呈正相关
课题组前期研究发现夏氏疟原虫感染将引起sFGL2过度分泌,在本论文研究中对这一现象的普遍性进行了调查,结果显示其它种属疟原虫感染(无论是伯氏疟原虫ANKA株还是约氏疟原虫BY265株感染),也能显著诱导血清中sFGL2表达上调,sFGL2表达水平的变化与原虫增殖曲线的起伏较吻合,与夏氏疟原虫感染结果一致。相关性分析实验结果更加表明,sFGL2的表达水平与疟原虫载量均呈正相关。
2、sFGL2是红内期疟原虫逃避宿主杀伤的新途径
FGL2缺失后能使约氏疟原虫和伯氏疟原虫红内期原虫增殖受到显著抑制,而通过回补rFGL2,将使红内期原虫增殖能力恢复至WT小鼠水平,该结果与夏氏疟原虫实验结果一致,进一步充分证明了sFGL2在红内期疟原虫发育中的促进作用。另外,对FGL2敲除小鼠的凝血功能进行分析,免疫荧光实验比较两种感染小鼠脾脏纤维蛋白的沉积时发现,无论是在红内期感染前还是感染进行时,fibrin在两种小鼠脾脏中的表达均无显著性差异。
3、调节性T细胞(CD4+Foxp3+CD25+regulatory T cell,Treg)是分泌sFGL2的主要细胞来源之一
课题组前期通过系列实验证明CD4+Foxp3+CD25+Treg是分泌sFGL2的主要细胞来源之一。为进一步验证此结论,随后进行了Treg细胞的过继转移实验。通过将来自WT小鼠和FGL2敲除小鼠的Treg细胞分别过继到FGL2敲除的感染小鼠体内,发现接受WT小鼠来源的Treg细胞的FGL2-/-感染小鼠,其红内期原虫增殖能力恢复至WT感染小鼠水平,而接受FGL2敲除小鼠来源的Treg细胞的FGL2-/-感染小鼠,其原虫率并未发生显著性改变。
二、sFGL2显著抑制抗红内期感染的固有免疫
1、特异耗竭巨噬细胞后,FGL2-/-小鼠增强的抗红内期感染的免疫保护力消失
课题前期研究已证实,FGL2-/-感染小鼠中巨噬细胞作用关键,是机体抗感染的固有免疫得到增强的始动因素之一,但并没有进行反向实验验证其作用。本次结果证明,巨噬细胞在FGL2-/-小鼠增强的抗红内期感染的固有免疫中作用十分关键。
2、红内期疟原虫代谢产物可被TLR2识别,而不是TLR9,诱导巨噬细胞分泌MCP-1
接下来课题组对巨噬细胞产生MCP-1的分子机制作了研究。通过分离WT小鼠和TLR2敲除小鼠的BMDM(Bone marrow-derived macrophages,BMDM),加入感染疟原虫红细胞裂解产物pRBC进行刺激并检测MCP-1的表达,发现当TLR2缺失后,其BMDM受pRBC刺激后分泌MCP-1的能力较WT BMDM相比,显著降低,而TLR9拮抗剂ODN2088的加入,则对WT BMDM产生MCP-1的能力没有明显影响。
3、红内期疟原虫利用sFGL2,通过FcγRIIB受体抑制巨噬细胞分泌MCP-1
课题前期通过构建巨噬细胞条件缺失FcγRIIB受体小鼠(FcγRIIBfl/fl Lyz2-cre),在体外实验证实,sFGL2通过FcγRIIB受体抑制巨噬细胞分泌MCP-1。为再次巩固这一结论,对FcγRIIBfl/fl Lyz2-cre小鼠进行了夏氏疟原虫红内期感染实验,以FcγRIIBfl/fl小鼠作为对照,收集了两种小鼠感染后第6天的血清,检测其中MCP-1和IFN-γ的表达,发现与FcγRIIBfl/fl小鼠相比,FcγRIIBfl/fl Lyz2-cre小鼠血清中MCP-1和IFN-γ的含量均显著增加。
4、sFGL2-FcγRIIB信号通过抑制TLR2信号通路下游JNK分子磷酸化,阻碍巨噬细胞分泌MCP-1
课题前期研究已知晓,红内期原虫代谢产物可被TLR2识别进而活化巨噬细胞分泌MCP-1,TLR2下游NF-κB信号通路和MAPK信号通路均参与MCP-1的产生。通过检测两条信号通路上游共同的信号分子TAK1,下游信号分子p65、MKK4、MKK7、JNK和ERK的活化情况,发现只有MAPK信号通路的JNK分子的磷酸化受到显著抑制,说明sFGL2-FcγRIIB抑制信号作用的胞内位点在JNK分子上。为进一步验证此结论,利用FcγRIIBfl/fl Lyz2-cre小鼠中进行了相同实验。结果与RAW264.7细胞株实验一致,在对照小鼠的BMDM中,JNK分子的活化在rFGL2存在时受到显著抑制。而在FcγRIIBfl/fl Lyz2-cre小鼠的BMDM中,JNK的磷酸化不受rFGL2的影响,这同时也进一步证实了前面已得出另一结论:sFGL2通过FcγRIIB受体发挥抑制作用。
5、sFGL2在人疟中可能通过相同的分子机制发挥重要作用
鉴于人疟患者中sFGL2的表达水平在感染后显著升高,课题组接下来探讨了sFGL2在人疟中的作用机制。通过在人巨噬细胞株THP-1中进行的刺激实验和Western Blot实验,发现sFGL2同样通过FcγRIIB受体发挥抑制作用,且sFGL2-FcγRIIB信号同样显著抑制了JNK信号分子的磷酸化。以上实验提示,sFGL2在恶性疟中可能通过相同的分子机制发挥重要作用,促进疟原虫增殖。
第二部分 FGL2在红外期疟原虫感染中的作用及机制研究
一、红外期疟原虫感染将显著诱导宿主FGL2表达上调
1、WT小鼠肝脏FGL2mRNA表达水平在红外期疟原虫感染后显著上调
通过按蚊叮咬和子孢子接种两种感染方式,观察了感染42小时后,实验小鼠肝脏FGL2mRNA表达水平有无变化。结果显示,无论哪种感染方式,红外期疟原虫均显著诱导实验小鼠肝脏FGL2mRNA表达上调,且随子孢子接种剂量的升高而升高。
2、红外期疟原虫感染可能诱导mFGL2,而不是sFGL2,的表达
通过设置不同剂量,多个时间点,收集子孢子感染小鼠血清,检测其中sFGL2的含量。结果发现无论哪个剂量的子孢子感染,sFGL2的浓度在疟原虫红外期整个发育周期内始终没有发生变化,而当疟原虫进入红内期感染后,sFGL2的表达水平却显著升高。鉴于子孢子感染小鼠肝脏总体FGL2mRNA水平明显升高,提示红外期疟原虫感染可能诱导mFGL2,而不是sFGL2,的表达。
二、FGL2促进疟原虫红外期的发育
1、红外期原虫在FGL2缺失后其增殖受到显著抑制
随后应用约氏疟原虫BY265株子孢子感染了FGL2敲除小鼠,采用定量PCR的方法检测了感染小鼠肝脏疟原虫载量,结果发现FGL2缺失后,疟原虫在肝脏的增殖与正常对照相比受到显著抑制,说明FGL2确实能促进疟原虫红外期的发育。
2、子孢子感染的FGL2敲除小鼠,红内期出现时间晚于WT小鼠且初始原虫率更低
为进一步确定FGL2的作用,还对红外期感染的FGL2敲除小鼠其红内期原虫出现时间及初始原虫血症进行了观察,结果显示,当使用低剂量的子孢子感染时,FGL2敲除小鼠体内红内期原虫出现时间明显晚于对照WT小鼠,甚至有的FGL2敲除小鼠不会出现红内期感染。此外,出现红内期原虫的FGL2敲除小鼠,其初始原虫率显著低于WT小鼠。
三、FGL2通过抑制IFN-γ分泌促进红外期疟原虫的发育
1、FGL2缺失后,感染小鼠肝脏促炎细胞因子mRNA表达水平显著升高
感染小鼠缺失FGL2后,肝脏促炎因子IFN-γ和TNF-α的转录水平较对照小鼠显著升高,IL-12在两组小鼠之间没有显著性差异,而抗炎因子IL-10mRNA的表达水平在两组小鼠间也无明显差异。此结果提示,FGL2敲除小鼠体内降低的肝脏虫荷可能是其表达升高的促炎因子作用的结果。
2、FGL2缺失后,感染小鼠血清中促炎细胞因子含量显著增加
通过CBA法流式检测了两组子孢子感染小鼠血清中,包括促炎因子和抗炎因子在内共6种细胞因子的浓度。实验结果与肝脏定量检测一致,促炎因子IFN-γ、TNF-α、IL-12及MCP-1的浓度在FGL2-/-感染小鼠中显著升高。FGL2-/-感染小鼠中抗炎因子IL-10的含量也明显高于对照小鼠。此结果进一步证明升高的促炎因子可能在FGL2-/-感染小鼠中发挥抗疟作用。
3、IFN-γ是FGL2敲除小鼠抑制肝期疟原虫增殖的主要效应分子
随后选取了抗红外期免疫中作用最重要的IFN-γ进行反向验证实验。通过对FGL2敲除小鼠注射抗IFN-γ抗体(anti-IFN-γmAb),发现当FGL2敲除小鼠缺失IFN-γ后,其肝脏虫荷恢复至WT感染小鼠水平。此外,耗竭IFN-γ后,FGL2-/-感染小鼠红内期出现时间提前,甚至还要早于WT感染小鼠,红内期初始原虫率也显著升高并高于WT感染小鼠。这些结果充分说明,IFN-γ是FGL2敲除小鼠抑制肝期疟原虫增殖的主要效应分子。