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鞭毛蛋白是细菌鞭毛的主要组成成分,是模式识别受体Toll样受体5(toll like receptor 5, TLR5)的配体,与TLR5结合导致TLR5胞内TIR结构域结合并激活MyD88 (myeloid differentiation 88),它可以募集IRAK(IL-1-receptor kinase)和TRAF6 (TNF-receptor-associated factor 6)并通过通过激活核转录因子NF-κB (transcription factor nuclear factor, NF-κB)等,最终导致促炎细胞因子表达,引起炎症反应清除病原体。磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)是一种胞内脂质激酶,具有丝氨酸/苏氨酸激酶活性。PI3K已被证明可以通过TLRs调节病毒及多种细菌组分引起的天然免疫反应,脂多糖(LPS)激活PI3K并诱导PI3K与MyD88形成复合物,调控细胞因子表达,鞭毛蛋白也可通过TLR5快速激活PI3K。mTOR是进化上十分保守的丝氨酸/苏氨酸激酶,属于PIKK (phosphatidylinositol 3-kinase-related kinase)超家族,在天然免疫反应中具有重要作用,如调控树突状细胞诱导Th1/Th2型细胞激活,影响细菌或其他刺激因子引起的细胞因子表达。但是,mTORC1是否调控鞭毛蛋白诱导的炎症反应还不清楚。本研究选择小鼠巨噬细胞系、小鼠腹腔巨噬细胞和正常人结肠上皮细胞系为研究对象,旨在将三种细胞作为比对,相互参照,以证明mTORC1在调控鞭毛蛋白诱导的炎症反应中的关键性作用及机制。实验以小鼠巨噬细胞系Ana-1、小鼠腹腔巨噬细胞和正常人结肠上皮细胞系NCM460为材料,使用PI3K特异性抑制剂LY294002和wortmannin及mTORC1特异性抑制剂rapamycin分别阻断PI3K和mTORC1信号通路,再加入鼠伤寒沙门氏菌鞭毛蛋白刺激这几种细胞,通过ELISA检测细胞分泌炎症细胞因子(TNF-α、IL-6和IL-8)的变化情况,确定PI3K和mTORC1是否调控鞭毛蛋白诱导炎症细胞因子表达及细胞增殖。结果发现(1)鞭毛蛋白刺激巨噬细胞和结肠上皮细胞表达TNF-α和IL-8具有时间和剂量依赖性。刺激Ana-1和NCM460细胞最佳浓度和时间分别为100 ng/ml/24 h、100 ng/ml/12 h。(2)鞭毛蛋白对不同类型细胞的作用不同。100 ng/ml鞭毛蛋白诱导巨噬细胞Ana-1增殖,却对结肠上皮细胞NCM460增殖无影响。两种细胞中LY294002和wortmannin阻断PI3K通路后,抑制鞭毛蛋白诱导的TNF-α、IL-6和IL-8表达；rapamycin阻断mTORC1通路后,减弱鞭毛蛋白诱导的TNF-α、IL-6和IL-8分泌。说明PI3K/mTORC1通路在调控鞭毛蛋白诱导的炎症反应中发挥重要作用。为探讨PI3K/mTORC1通路在调控鞭毛蛋白诱导的炎性细胞因子表达中的分子机制,我们对信号通路和转录因子展开研究。首先利用鞭毛蛋白刺激细胞,检测Akt、mTOR、S6、4EBP1蛋白表达和磷酸化水平,观察鞭毛蛋白是否激活PI3K/Akt/mTOR信号通路；利用LY294002和rapamycin分别预处理细胞,阻断PI3K和mTORC1通路,再加入鞭毛蛋白刺激细胞,Western blot检测PI3K/Akt/mTOR信号通路活性变化,Real-time PCR检测TLR5 mRNA表达量变化；其次,分别采用抗体封闭TLR5和siRNA沉默TLR5表达,抑制TLR5的鞭毛蛋白受体功能,同时采用抗体封闭TLR4作为对照,检测细胞因子表达变化及mTORC1信号通路变化；再次,在转录因子层面上检测转录因子STAT3和NF-κB表达及活性变化情况;最后,鞭毛蛋白分别刺激Ana-1和NCM460细胞,检测TLR5基因转录情况。结果发现(1)鞭毛蛋白快速激活PI3K/Akt、ERK1/2和mTOR通路,LY294002阻断PI3K通路后,抑制鞭毛蛋白诱导的PI3K/Akt和mTOR通路,但不影响ERK1/2活性；(2)TLR5介导鞭毛蛋白激活PI3K/Akt/mTOR信号通路、转录因子STAT3及炎症基因表达；(3)rapamycin减弱鞭毛蛋白对转录因子NF-κB和STAT3的激活;(4)在小鼠巨噬细胞中,鞭毛蛋白抑制TLR5表达,LY294002和rapamycin抑制这一过程；而在人结肠上皮细胞中,鞭毛蛋白促进TLR5表达,LY294002和rapamycin抑制在这个过程中也起到抑制作用。综上所述, mTORC1通路在调控鞭毛蛋白诱导的炎症反应中发挥重要作用。其可能的分子机制为鞭毛蛋白通过TLR5激活PI3K/Akt/mTORC1通路,进而活化转录因子NF-κB和STAT3,调控促炎细胞因子基因表达。