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目的:建立分离、纯化分枝杆菌脂聚糖的方法,初步比较分析不同菌株来源的脂阿拉伯甘露聚糖(Lipoarabinomannan,LAM)和脂甘露聚糖(Lipomannan, LM)结构差异,探讨不同菌株来源LAM和LM的抗原性及研究脂聚糖刺激对巨噬细胞环氧合酶-2(Cyclooxygenase-2,COX-2)蛋白表达的影响。这些研究为深入揭示其对宿主的毒力和免疫机制,寻找安全高效的天然靶点药物及诊断试剂的制备奠定基础。
方法:应用Triton X-114液相法提取脂聚糖,电洗脱法分离纯化,基质辅助激光解析电离串联飞行时间质谱(MALDI-TOF/TOF-MS)进行分子量鉴定;基于特异性识别非还原性末端α-D-甘露糖基的刀豆球蛋白(Concanavalin A,Con A)分析新诺分枝杆菌 JDM601、结核分枝杆菌北京基因型临床分离株 WXT6、结核分枝杆菌 H37Rv标准株、牛分枝杆菌 BCG、耻垢分枝杆菌 mc2155和结核分枝杆菌H37Ra株脂聚糖的结构差异;并将纯化的脂聚糖作为抗原,通过ELISA方法检测结核患者和健康对照组血清中的相应抗体;进一步采用Western blot 检测脂聚糖刺激的RAW 264.7巨噬细胞COX-2蛋白的表达。
结果:通过电洗脱法成功纯化出六种菌株脂聚糖;MALDI-TOF/TOF-MS 鉴定发现,依据 LAM的分子量由小到大,依次为新诺分枝杆菌 JDM601、耻垢分枝杆菌 mc2155、结核分枝杆菌北京基因型临床分离株 WXT6、牛分枝杆菌 BCG、结核分枝杆菌H37Rv标准株、结核分枝杆菌H37Ra来源的脂聚糖。此外,新诺分枝杆菌JDM601和耻垢分枝杆菌mc2155来源的LM分子量较小,而其余四种结核分枝杆菌来源的LM分子量较大,但大小差异较小。研究显示,Con A能与结核分枝杆菌北京基因型临床分离株WXT6、牛分枝杆菌BCG、结核分枝杆菌H37Rv标准株和结核分枝杆菌 H37Ra 来源的 LAM 相互作用,而不能与新诺分枝杆菌JDM601和耻垢分枝杆菌mc2155来源的LAM相互作用;并且发现Con A与新诺分枝杆菌JDM601来源的 LM有很强的反应,然而与其余五种来源的 LM反应很弱。
应用 ELISA方法分析脂聚糖抗原性的结果表明,M. tuberculosis H37Rv、M. bovis BCG、M. smegmatis mc2155和M. tuberculosis H37Ra四种不同分枝杆菌菌株来源LM的P/N值均较小,表明不适合 ELISA实验;而用四种不同分枝杆菌菌株来源的LAM作为抗原,检测了28例结核患者,16例健康人血清,显示结核组和健康组均值差异有统计学意义,并且反应强度具有差异。
Western blot 分析M. sinov JDM601、M. tuberculosis H37Rv和M. smegmatis mc2155来源 LAM和 LM刺激的 RAW 264.7巨噬细胞 COX-2表达发现,三种菌株来源的脂聚糖均能刺激RAW 264.7巨噬细胞COX-2蛋白的表达。
结论:首次成功对来源于中国临床分枝杆菌分离株的脂聚糖进行了分离纯化,初步探讨了不同菌株来源分枝杆菌脂聚糖的结构差异,发现不同菌株来源的分枝杆菌LAM的抗原性存在差异,可能与其分子量和结构差异有关,并表明LAM和LM均能刺激巨噬细胞诱导COX-2蛋白的表达。