研究背景和研究目的尿路感染（urinary tract infections,UTIs）是最常见的细菌感染之一,具有高复发性的特点。流行病学调查显示:全球范围内,每年患尿路感染的人数超过1.3亿人。其主要的致病菌是尿路致病性大肠杆菌（uropathogenic Escherichia coli,UPEC）。随着UPEC抗生素耐药性的增加,有效治疗泌尿系感染面临挑战。UPEC感染可引起快速的宿主反应,其典型的免疫特征是强烈的细胞因子表达和分泌,导致大量的中性粒细胞和巨噬细胞的招募、聚集。虽然中性粒细胞和巨噬细胞对清除病原菌至关重要,但是过度浸润也会导致膀胱炎症和上皮损伤。神经系统对调节粘膜组织的免疫功能研究越来越受到关注,而伤害感受器神经元在膀胱宿主防御中的作用尚未明确。本研究旨在探讨伤害感受器神经元在膀胱UTIs中的作用。研究方法在体外使用UPEC菌株CFT07和脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）刺激小鼠腰5-骶1的DRG神经元,行钙成像检测;4周龄雌性C57BL/6J小鼠鞘内注射高剂量辣椒素（Caph小鼠）,一种高亲和力的瞬时受体电位香草酸亚型1（transient receptor potential vanilloidtype 1,TRPV1）激动剂,以化学方法耗竭伤害感受器神经元。4周后,石蜡包埋小鼠腰5-骶1的脊髓背根神经节（dorsal root ganglia,DRG）,行免疫荧光染色观察TRPV1+神经表达情况;使用聚合酶链式反应（polymerase chain reaction,PCR）分析膀胱内TRPV1的表达情况;使用UPEC菌株CFT073感染8周龄C57BL/6J小鼠,应用H＆E、台盼蓝（trypan blue）、麦胚凝集素异硫氰酸荧光素探针（wheat germ agglutinin-fluorescein isothiocyanate,WGA-FITC）和流式细胞仪评估膀胱炎症、屏障上皮功能和膀胱免疫细胞浸润;膀胱灌注CFT073菌株24小时后,小鼠尿液、膀胱组织匀浆进行培养观察细菌菌落数;ELISA试剂盒检测感染膀胱中伤害感受器神经元分泌的降钙素基因相关肽（calcitonin gene-related peptide,CGRP）的水平;在体外使用CGRP,评估CGRP对中性粒细胞招募、吞噬及杀菌的作用和对巨噬细胞招募、极化的影响;小鼠腹腔注射肉毒杆菌神经毒素A（botulinum neurotoxin A,BoNT/A）和CGRP受体拮抗剂（BIBN4096）在体内评估CGRP对UPEC感染的影响。8周龄雌性C57BL/6J小鼠鞘内注射小剂量辣椒素（CapL小鼠）,激动伤害感受器神经元,膀胱灌注CFT073菌株24小时后,尿液、膀胱组织匀浆进行培养观察细菌菌落数。研究结果结果显示CFT073和LPS刺激后能立刻促进DRG神经元的钙内流;高剂量辣椒素鞘内注射耗竭了 DRG和膀胱内的TRPV1+神经元的表达;耗竭TRPV1+神经元后,Caph小鼠膀胱内CGRP的含量减少;Caph小鼠膀胱炎症减轻、上皮屏障破坏减少、细菌负荷减少;Caph小鼠感染膀胱内中性粒细胞增加、巨噬细胞数量变化轻微、M1型巨噬细胞极化减少,同时发现Caph小鼠膀胱中F4/80+的巨噬细胞数量和分布变化轻微。用CGRP处理外周血来源的中性粒细胞,发现添加CGRP后,受CFT073感染的中性粒细胞MPO分泌减少、杀菌数减少;我们用CGRP处理骨髓来源的巨噬细胞（bone marrow-derived macrophage,BMDM）,发现添加 CGRP 后,受 CFT073 感染的 BMDM分泌IL-1β、IL-6增多,分泌的Arg-1减少,同时mRNA测序结果也验证了 PCR结果,并提示CGRP处理后,CFT073感染的BMDM更倾向于向M1表型极化。体内实验中,我们用BoNT/A腹腔内注射抑制神经递质囊泡的释放以及BIBN4096腹腔内注射拮抗CGRP受体,验证了 CGRP信号抑制后,小鼠感染膀胱炎症减轻、上皮破坏减少、细菌负荷减少、中性粒细胞招募增加及M1型巨噬细胞减少。研究结论我们发现尿致病性大肠杆菌及其致病因子LPS可直接刺激伤害感受器神经元,激活的神经元会向UPEC感染的膀胱释放CGRP,抑制中性粒细胞的募集、巨噬细胞的极化和对UPEC的杀伤作用。BoNT/A和BIBN4096均能阻断TRPV1+神经元,防止UPEC感染。本研究揭示了 UPEC刺激伤害感受器神经元分泌CGRP抑制膀胱固有免疫的新机制。因此,阻断神经免疫抑制作用可能是治疗UTIs的一种潜在策略。