屎肠球菌诱导小鼠肺炎致病因子分析

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小儿肺炎是一种3岁以下婴幼儿常见呼吸道疾病。由于患儿的免疫功能不健全,使得小儿肺炎成为造成3岁以下幼儿死亡病因之首。小儿肺炎的致病原因较复杂,肠道致病菌是致病因素之一,但对于肠道细菌如何致病的机制仍然需要深入研究。本课题组前期已经从小儿肺炎患儿肠道内分离出一种屎肠球菌(Enterococcus faecium),通过小鼠实验确认了该细菌的致病性。屎肠球菌是一种革兰氏阳性球菌,根据文献报道,其毒力因子主要为表面蛋白、脂磷壁酸和胞外产物等,本实验使用来自健康幼儿肠道的屎肠球菌(正常菌)作为对照,检测致病性屎肠球菌(致病菌)中不同的毒力因子,探究何种毒力因子损伤了小鼠肠道屏障并最终导致小鼠肺炎。目的:从正常菌和致病菌中分别提取三种毒力因子,经小鼠腹腔注射,检测相关器官的病理学、免疫学、微生物学指标,以确定产生小鼠肺炎的主要致病因子,及其可能的作用机制。方法:分别从正常菌与致病菌中提取三种独立因子:利用热-酚法提取脂磷壁酸、用溶菌酶-高浓度氯化锂方法提取表面蛋白;用平板-玻璃纸法提取胞外产物。使用56只雄性、三周龄的BALB/C小鼠作为实验动物,随机分成7组(每组8只):正常组、正常菌表面蛋白组(常蛋白组)、致病菌表面蛋白组(病蛋白组)、正常菌脂磷壁酸组(常壁酸组)、致病菌脂磷壁酸组(病壁酸组)、正常菌胞外产物组(常产物组)、致病菌胞外产物组(病产物组)。调整各种提取物浓度为2mg/kg每日腹腔注射,正常组每日腹注同样量的生理盐水。于第8天时无菌条件下处统一死小鼠,留取血液、粪便、肺、肠组织等,进行免疫、病理、微生物及生化检测。采用HE染色法,评估肠肺的损伤情况;采用RT-PCR法检测小鼠肺组织中炎症因子IL-10和IL-6的表达情况;将小鼠的部分血液分离出血清利用ELISA检测抗炎因子IL-10和促炎因子IL-6的表达;采用流式细胞技术检测肠及肺组织细胞悬液和血液中的免疫细胞种类及数量;采用Western botting和免疫组化技术检测小鼠肠道紧密连接蛋白OCC、CLDN1和黏蛋白Muc-2的表达;采用16Sr RNA高通量测序技术检测小鼠肠道菌群的丰度与多样性的变化。采用红外光谱技术,对来自于正常屎肠球菌和致病屎肠球菌的脂磷壁酸分别进行结构分析,以确定该两种脂磷壁酸在结构上的不同。结果:病理学HE切片染色结果显示,病壁酸组的小鼠肺组织及肠道组织破坏严重,证明致病菌脂磷壁酸是造成小鼠肺部病变及肠道损伤的主要毒力因子。对小鼠肺部炎症因子IL-10、IL-6的检测也显示,病壁酸组的表达量明显高于其它组。对小鼠的血液、结肠、肺组织免疫细胞的流式检测结果显示,病壁酸组小鼠T、B、ILC-2s淋巴细胞明显激活,免疫细胞种类和数量增加。这些结果均指向,致病屎肠球菌脂磷壁酸是造成小鼠肺部产生炎症的毒力因子。肠道的机械屏障和化学屏障是小鼠肠屏障的主要组成部分。对于小鼠肠黏膜的检测结果显示,病壁酸组的小鼠肠紧密连接蛋白OCC、CLDN1和黏蛋白Muc-2表达量明显下降,提示小鼠肠道的机械屏障受损,通透性提高,化学屏障也受到损伤。对于小鼠肠道菌群的结构分析显示,病壁酸组的小鼠肠道菌群丰度和多样性相较于其他组明显下降,导致该组小鼠肠道菌群结构严重失衡,肠道生物屏障受到破坏。最后,对于脂磷壁酸的红外光谱结构分析结果显示,来自于致病屎肠球菌的脂磷壁酸与来自于正常屎肠球菌的脂磷壁酸具有不同的化学结构。结论:1.致病屎肠球菌脂磷壁酸是导致小鼠产生肺炎的主要致病因子。2.该脂磷壁酸能够破坏肠屏障,造成小鼠肺部的炎症反应。3.该脂磷壁酸具有独特的化学结构,这种结构可能与该致病菌的感染性有关。
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