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肠外致病性大肠杆菌（Extraintestinal pathogenic Escherichia coli,ExPEC）能在宿主肠道外定殖,几乎能感染任何肠外部位,引发脑膜炎、膀胱炎、肾盂肾炎、腹膜炎、肺炎和败血症等,造成较高的发病率和死亡率。在世界范围内耐药性迅速增加以及有效抗菌药物库日益减小的背景下,ExPEC感染是一个严重的国际公共卫生问题,对畜禽养殖和人类健康都构成巨大威胁。ExPEC是引起细菌性脑膜炎的重要病原菌,能感染并入侵中枢神经系统（Central nervous system,CNS）诱发脑膜以及脑实质的炎症,继而导致CNS恶性损伤,引起人类较高的死亡率,大部分幸存者也会留下听力损伤、认知障碍和发育迟缓等神经系统后遗症。除了引起人类疾病外,在兽医临床,细菌性脑膜炎的发生导致养殖动物失去经济价值,对畜禽养殖造成重大经济损失。ExPEC感染和入侵宿主CNS涉及细菌和宿主复杂的相互作用,包括细菌穿越血脑屏障（Blood-brain barrier,BBB）、激活胶质细胞应答、诱发CNS炎症及损伤等过程,其中CNS炎症反应是导致宿主高致死率以及神经系统后遗症的原因之一。星形胶质细胞作为BBB的重要成员以及脑中关键的免疫细胞,参与调控CNS先天免疫反应的启动以及适应性免疫反应的激活,是CNS炎症的关键调节器。此外,越来越多的研究发现非编码RNA（Non-coding RNA,nc RNAs）是几乎所有生物进程的重要调节因子,在细菌感染过程中nc RNAs也是宿主应答的重要组成部分。目前关于ExPEC脑膜炎的研究一般聚焦于细菌穿越BBB的分子机制,然而,ExPEC感染激活胶质细胞应答并诱导CNS炎症的分子机制还不清楚,nc RNAs在其中的调控作用更是鲜有报道。因此,本研究对ExPEC感染的星形胶质细胞进行了全转录组测序,从nc RNAs的角度对ExPEC诱导CNS炎症的分子机制进行了探索,具体研究结果如下:1、综合分析了ExPEC感染星形胶质细胞的m RNAs和nc RNAs表达谱。为了充分阐明ExPEC和星形胶质细胞之间的相互作用,对ExPEC感染的星形胶质细胞进行了全转录组测序,一共鉴定到2045个m RNAs、74个长链非编码RNAs（Long non-coding RNAs,lnc RNAs）、27个微小RNAs（Micro RNAs,miRNAs）以及418个环状RNAs（Circular RNAs,circ RNAs）差异表达,并对这些差异表达基因的潜在功能进行了分析,基于ce RNA调控理论构建了lnc RNAs/circ RNAs-miRNAs-m RNAs调控网络并进行了实验验证。还结合已有的脑微血管内皮细胞（BMECs）转录组数据,对ExPEC感染的星形胶质细胞和BMECs进行了转录组比较分析,发现星形胶质细胞表现出显著的炎症调节功能。2、发现miR-155和miR-146a共同调节ExPEC感染介导的CNS炎症反应。转录组结果显示,在差异表达miRNAs中miR-155和miR-146a上调最为显著。本研究发现ExPEC感染激活NFκB通路,转录因子p65直接结合于miR-155和miR-146a的启动子来上调它们的表达。通过过表达和抑制实验,发现miR-155和miR-146a能负反馈调控ExPEC感染介导的炎症反应。进一步对它们的靶基因进行分析,发现miR-155和miR-146a一方面分别靶向TLR4下游信号中的不同接头分子,包括TAB2、IRAK1和TRAF6,另一方面共同靶向EGFR,从而抑制下游NFκB通路的激活。在体内用抑制剂成功抑制小鼠脑中miR-155和miR-146a的表达,发现小鼠脑内的炎症反应、病理变化以及胶质细胞的激活都进一步加重,小鼠的存活时间减少。这些结果表明,miR-155和miR-146a通过负反馈抑制TLR4-NFκB和EGFRNFκB通路来共同调节ExPEC感染介导的CNS炎症反应,从而避免过度炎症反应造成的CNS损伤。3、阐明了反义lnc RNA DDIT4-AS1通过提高DDIT4 m RNA的稳定性调控CNS炎症反应的分子机制。进一步对ExPEC感染中lnc RNAs的功能进行了探索,并将重点放在了反义lnc RNAs上,选择上调最显著的lnc RNA DDIT4-AS1进行深入研究。发现位于DDIT4反义链的DDIT4-AS1与DDIT4在ExPEC感染后表现出相似的表达模式,而且DDIT4-AS1能正向调控DDIT4转录和蛋白水平的表达。通过RNA荧光原位杂交实验,发现DDIT4-AS1与DDIT4 m RNA在细胞质存在共定位,RNA反义纯化实验证明DDIT4-AS1能与DDIT4 m RNA直接结合。进一步的结果显示DDIT4-AS1与DDIT4 m RNA形成的RNA双链能保护DDIT4 m RNA免受酶的降解,提高了DDIT4m RNA的稳定性。在星形胶质细胞中沉默DDIT4-AS1或敲除DDIT4均能减弱ExPEC诱导的NFκB信号激活和促炎细胞因子的表达,而且DDIT4-AS1通过靶向DDIT4发挥炎症调控功能。这些结果表明DDIT4-AS1通过与DDIT4 m RNA形成RNA双链来增强DDIT4 m RNA的稳定性,从而正向调控DDIT4的表达,进而激活下游NFκB通路调控CNS炎症反应。本研究首次深入分析并挖掘了ExPEC感染星形胶质细胞过程中发挥重要作用的nc RNAs,发现了miR-155、miR-146a和DDIT4-AS1对CNS炎症重要的调控功能并解析了作用机制,为深入揭示ExPEC诱导CNS炎症的分子机制提供新思路,并为细菌性脑膜炎的预防、诊断及治疗提供新的潜在靶点。