【摘 要】
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目的:耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)为医院感染重要的致病菌之一,严重威胁人类健康。类泛素蛋白NEDD8(Neural precursor cell-expressed developmentally downregulated 8)与底物蛋白的结合过程被称为类泛素化(Neddylation),其作为一种新
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目的:耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)为医院感染重要的致病菌之一,严重威胁人类健康。类泛素蛋白NEDD8(Neural precursor cell-expressed developmentally downregulated 8)与底物蛋白的结合过程被称为类泛素化(Neddylation),其作为一种新型蛋白翻译后修饰,参与如细胞增殖、分化及凋亡,信号转导,炎症反应等生理病理过程。本研究旨在探讨类泛素化在机体抵抗MR S A感染中的作用及其相关机制。方法:取8周龄雌性C57BL/6小鼠,通过尾静脉注射MRSA构建小鼠MRSA血源性感染模型,荧光定量PCR及WB检测不同时间段的各个脏器的Neddylation水平。接下来,分别给予注射氯膦酸二钠脂质体耗竭巨噬细胞,腹腔注射Neddylation抑制剂(MLN4924)以及Nrf2抑制剂(ML385)等干预,再构建MRSA血源性感染模型,WB检测各个脏器Neddylation水平,流式检查各脏器中巨噬细胞比例及活性氧产量,ELISA检测血清中IL-1β、IL-6和TNF-α表达水平,肝脏、脾脏、肺脏和肾脏组织匀浆后菌板计数细菌负荷量,HE切片观察肝脏、肺脏和肾脏组织的炎症浸润及损伤等病理改变,同时记录小鼠生存曲线,来阐明Neddylation对MRSA感染的影响,以及巨噬细胞及其活性氧在此过程中发挥的作用。体外提取腹腔巨噬细胞,与MRSA共培养,分别通过Neddylation抑制剂(MLN4924,DI591)以及 Neddylation E1 小干扰 RNA(UB A3 siRNA)抑制Neddylation 活化,构建 Neddylation E2,E3 过表达质粒(UBE2M 和 DCN1)以及给予去Neddylation酶小干扰RNA(CSN5 siRNA)增强Neddylation,同时给予蛋白酶体抑制剂(MG132),活性氧抑制剂(NAC)以及Cullin3以及Nrf2小干扰RNA等干预处理,后以WB检测NEDD8-Cullin3、Cullin3以及Nrf2水平,荧光定量PCR检测Nrf2下游基因(Sod1,Cat,Gst)表达水平,流式、免疫荧光以及菌板计数分别检测巨噬细胞凋亡情况、活性氧产量以及巨噬细胞对MRSA的吞噬以及杀伤情况,以此探究Neddylation影响巨噬细胞的活性氧产量,以及这种影响是否与 NEDD8-Cullin3-Nrf2-ROS 轴相关。结果:(1)研究发现MRSA血流感染可以增加小鼠肝脏、脾脏、肺脏和肾脏组织的NEDD8 mRNA及NEDD8-Cullins蛋白水平。(2)在MRSA小鼠血流感染模型中,使用Neddylation抑制剂MLN4924会抑制巨噬细胞活性氧的产生,增加肝脏、脾脏、肺脏和肾脏组织的细菌负荷,加重肝脏和肾脏损伤,导致死亡率增加;而抑制Nrf2可以改善MLN4924导致的细菌负荷增加及小鼠生存减少的情况。(3)体外MRSA刺激也可促进小鼠腹腔巨噬细胞胞内NEDD8-Cullins水平的上升。抑制Neddylation不会影响巨噬细胞的凋亡率和对MRSA的吞噬能力,而是通过减少活性氧产生抑制其杀菌能力。无论是利用Neddylation抑制剂-MLN4924或DI591,还是给予UBA3小干扰RNA阻断Neddylation,都可显著抑制NEDD8-Cullin3蛋白水平,抑制Nrf2蛋白的蛋白酶体降解,促进Nrf2的积累,从而降低活性氧的产生,而过表达UBE2M和DCN1,或者干扰CSN5后,可以提高NEDD8-Cullin3蛋白水平,促进Nrf2的降解和活性氧产生,提升巨噬细胞杀菌能力。结论:综上所述,本研究首次发现MRSA感染可以促进巨噬细胞Neddylation的活化,通过NEDD8-Cullin3-Nrf2-ROS信号轴增加活性氧的产生,增强巨噬细胞对细菌的杀伤能力,对机体防御MRSA感染起到关键的保护作用,这些结果提示靶向Neddylation及其相关分子可能为机体抵御MRSA感染提供一种新的非抗生素治疗策略。
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