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目的:通过细胞感染模型,研究伤寒沙门菌质粒pRST98和沙门菌质粒毒力基因(Salmonella plasmid virulence gene,spv)对巨噬细胞(macrophage)自噬和凋亡的影响及其分子机制。方法:一.伤寒沙门菌质粒pRST98对巨噬细胞自噬和凋亡的影响及分子机制研究。以携带pRST98的伤寒沙门菌(Salmonella enterica serovar Typhi,S. typhi)野生株ST8、消除pRST98的突变株ST8-ΔpRST98和将pRST98经接合转移重新导入ST8-ΔpRST98所获得的回补株ST8-c-pRST98感染人巨噬细胞THP-1,以此作为感染模型,分别用自噬诱导剂雷帕霉素(Rapamycin,RAPA)和NO合酶抑制剂L-硝基精氨酸甲酯(nitro-L-arginine methyl ester,L-NAME)进行干预。将细菌和细胞共培养30min后吸除上清,此时定为“0点”,加入含100μg/ml的阿米卡星(Amikacin, AMK)的培养液作用2h以去除胞外菌,然后将AMK浓度降为10μg/ml抑制从感染细胞中释放至培养液中的细菌生长,继续培养至各检测时间点。分别在细胞感染模型的0点、感染后2h和6h收集细胞或上清液。用流式细胞术(flowcytometry,FCM)检测巨噬细胞自噬蛋白微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein1light chain3,LC3)-II的表达和Sub-G1凋亡峰,透射电镜(transmission electron microscope,TEM)观察细胞超微结构的变化,Western blot法检测巨噬细胞自噬蛋白Beclin-1和抗凋亡蛋白Bcl-2的表达,比色法测定Caspase-3的活性,Griess法检测NO(nitric oxide)含量,ELISA法检测TNF-α含量,平板菌落计数法检测胞内活菌数。二.沙门菌质粒毒力基因spv对巨噬细胞自噬和凋亡的影响及分子机制研究。由于伤寒沙门菌只感染人类的严格宿主特异性,缺乏理想的动物模型,为今后进一步在动物活体内研究pRST98上spv的功能,本部分实验使用鼠伤寒沙门菌(Salmonella enterica serovar Typhimurium,S. typhimurium)开展相应实验,以携带spv的鼠伤寒沙门菌野生株UF009和敲除spv的鼠伤寒沙门菌突变株UF110感染鼠巨噬细胞J774A.1,以此作为感染模型,并用p38抑制剂SB203580进行干预。细菌和细胞共培养1h后吸除上清,此时定为“0点”, AMK的应用同第一部分。分别在细胞感染模型的0点、感染后2h、6h和24h收集细胞或上清液进行相关指标的检测。用FCM检测巨噬细胞自噬蛋白LC3-II的表达和Sub-G1凋亡峰,Western blot法检测巨噬细胞自噬蛋白Beclin-1和抗凋亡蛋白Bcl-2的表达,Griess法检测NO的含量。结果:一.伤寒沙门菌质粒pRST98对巨噬细胞自噬和凋亡的影响及分子机制研究。1. FCM和Western blot检测自噬蛋白LC3-II和Beclin-1结果显示,细胞感染模型的0点,ST8和ST8-c-pRST98感染组细胞LC3-II(P <0.01)和Beclin-1的表达量均显著低于ST8-ΔpRST98组;感染后2h,各感染组细胞LC3-II(P>0.05)和Beclin-1的表达量未见明显差异。2. FCM检测Sub-G1凋亡峰结果显示,感染后2h,各感染组细胞凋亡率未见明显差异(P>0.05);感染后6h,ST8和ST8-c-pRST98感染组细胞凋亡率显著高于ST8-ΔpRST98组(P <0.01)。电镜结果与FCM检测结果一致,感染后2h,各感染组细胞均可见染色质边聚等凋亡改变,但各组细胞的凋亡现象未见明显差异;感染后6h,ST8和ST8-c-pRST98感染组凋亡细胞明显多于ST8-ΔpRST98感染组。Western blot检测抗凋亡蛋白Bcl-2,亦发现感染后6h,ST8和ST8-c-pRST98感染组细胞Bcl-2表达量显著低于ST8-ΔpRST98组。3.比色法检测Caspase-3活性结果显示,感染后2h,各感染组细胞Caspase-3活性未见明显差异(P>0.05);感染后6h,ST8和ST8-c-pRST98感染组细胞Caspase-3活性高于ST8-ΔpRST98组(P <0.05)。4.细胞上清液中NO和TNF-α测定结果显示,感染后2h和6h,ST8和ST8-c-pRST98感染组细胞NO(P <0.01)和TNF-α(2h, P <0.01;6h, P <0.05)产生量均低于ST8-ΔpRST98感染组。而平板菌落计数法检测细胞内活菌数结果显示, ST8和ST8-c-pRST98感染组细胞内活菌数高于ST8-ΔpRST98感染组(2h, P <0.05;6h, P<0.01)。5.用自噬诱导剂RARA干预后,ST8和ST8-c-pRST98感染组细胞的凋亡率(P<0.01)和细胞内活菌数降低(2h, P <0.05;6h, P <0.01),而ST8-ΔpRST98感染组未见明显变化(P>0.05)。6.用NO合酶抑制剂L-NAME干预后,ST8-ΔpRST98感染组细胞LC3-II表达量显著下降(P <0.01),凋亡率(P <0.01)和Caspase-3活性(P <0.05)上升,而ST8和ST8-c-pRST98感染组未见明显变化(P>0.05)。二.沙门菌质粒毒力基因spv对巨噬细胞自噬和凋亡的影响及分子机制研究。1. FCM和Western blot检测自噬蛋白LC3-II和Beclin-1结果显示,细胞感染模型的0点,UF009感染组细胞LC3-II(P <0.01)和Beclin-1的表达量均显著低于UF110感染组;感染后2h,UF009和UF110感染组细胞LC3-II(P>0.05)和Beclin-1的表达量未见明显差异。2.用p38的抑制剂SB203580干预后,细胞感染模型的0点,UF009感染组细胞LC3-II(P>0.05)和Beclin-1的表达量未见明显变化,而UF110感染组细胞LC3-II(P <0.01)和Beclin-1的表达量显著下降。3. FCM检测Sub-G1凋亡峰结果显示,感染后2h,UF009和UF110感染组细胞凋亡率未见明显差异(P>0.05);感染后6h和24h,UF009感染组细胞凋亡率显著高于UF110感染组(P <0.01)。Western blot检测抗凋亡蛋白Bcl-2结果显示,感染后2h,UF009和UF110感染组细胞Bcl-2的表达量未见明显差异;感染后6h,UF009感染组细胞Bcl-2的表达量略低于UF110感染组,两组之间差异不显著;感染后24h,UF009感染组细胞Bcl-2的表达量显著低于UF110感染组。4.用p38的抑制剂SB203580干预后,FCM结果显示,感染后6h和24h,UF009感染组细胞凋亡率未见明显变化(P>0.05),而UF110感染组细胞凋亡率上升(P <0.05);Western blot结果显示,感染后24h,UF009感染组细胞Bcl-2表达量未见明显变化,而UF110感染组细胞Bcl-2表达量显著下降。5. Griess法检测细胞上清液中NO结果显示,感染后2h、6h和24h,UF009感染组细胞NO产生量均显著低于UF110感染组(P <0.01)。6.用p38抑制剂SB203580干预后,各时间段UF009感染组细胞NO产生量未见明显变化(P>0.05),而UF110感染组细胞NO产生量显著降低(P <0.01)。结论:以上实验结果表明,伤寒沙门菌质粒pRST98在感染早期通过抑制巨噬细胞自噬抵抗杀菌作用,使细菌在细胞内的活菌数量增加,而在后期则诱导细胞凋亡。用自噬诱导剂RAPA干预细胞感染模型并激活自噬,能够减轻携带pRST98的伤寒沙门菌诱导的巨噬细胞凋亡。pRST98对巨噬细胞自噬和凋亡的影响与该质粒抑制细胞NO及TNF-α的产生有关。沙门菌质粒毒力基因spv能抑制巨噬细胞自噬并促进凋亡,用p38的抑制剂SB203580干预细胞感染模型能使敲除spv的突变株诱导的巨噬细胞自噬减弱而凋亡增强,说明spv的作用与p38信号通路密切相关。