单核细胞增生李斯特菌利用Rho GTPase依赖的细胞通透性穿过血脑屏障

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目的:在细菌性脑炎和脑膜炎的发生和发展过程中,单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,Lm)像“特洛伊木马”一样穿过血脑屏障,利用被感染细胞的迁移来突破血脑屏障。根据之前的研究,Rho GTPase家族是细胞迁移的主要调节因子,存在于众多组织中。本研究的主要目的是观察单核细胞增生李斯特菌感染过程中Rho GTPase的表达,探讨它是否影响细胞迁移或免疫细胞因子激活。同时,研究Rho A在调节巨噬细胞对血脑屏障和细胞通透性受损的影响。方法:Transwell试验检测感染单核细胞增生李斯特菌的RAW264.7的迁移能力。实时定量聚合酶链反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,q RT-PCR)和酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测单核细胞增生李斯特菌感染RAW264.7细胞后IL-1、IL-6、TNF-α和IL-10 m RNA和蛋白质水平的变化。在Lm感染RAW264.7细胞的后,q RT-PCR和Western blot分别用于检测Rho GTPase家族m RNA和蛋白质水平的表达变化。建立大鼠脑微血管细胞和星形胶质细胞模型以研究血脑屏障。此外,为了证实Rho A在血脑屏障调控中的作用,本研究使用了Rho A敲减和过表达RAW264.7细胞。用单核细胞增生李斯特菌感染的RAW264.7细胞上清刺激后,HRP渗漏试验测定血脑屏障的通透性,Transwell小室试验和划痕试验检测内皮细胞迁移情况,实时荧光定量PCR检测内皮细胞紧密连接(tight junction,TJ)蛋白和ICAM-1蛋白。为了探讨Rho GTPase的体内作用,我们用小鼠模型研究了单核细胞增生李斯特菌的影响。小鼠感染单核细胞增生李斯特菌后,取血液和脑组织,通过q RT-PCR检测Rho GTPases家族、免疫因子、紧密连接蛋白和粘附分子的表达。此外,还对血液和脑组织进行染色,以观察脑组织中是否有细菌。结果:单核细胞增生李斯特菌感染增加RAW264.7的迁移能力,促进炎症细胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α和IL-10的m RNA表达水平,并促进IL-1β、TNF-α和IL-6蛋白表达水平。q RT-PCR和Western blot结果均显示Rho A在RAW264.7细胞系中表达增加。Rho A在RAW264.7细胞中的下调显示Rho A下调影响巨噬细胞的迁移并降低了脑微血管内皮细胞的通透性。划痕试验和Transwell试验显示,随着Rho A表达的干扰,血管内皮细胞迁移能力下降。研究结果显示,si Rho A处理后,通透性相关的TJ蛋白ZO-1、Occludin和Claudin5表达减少,粘附分子ICAM-1表达增加。单核细胞增生李斯特菌感染RAW264.7细胞后Rho A表达减少,导致巨噬细胞通过血脑屏障转移的细菌数量减少。而Rho A在RAW264.7细胞中过表达对TJ蛋白和粘附分子ICAM-1有相反的作用。染色结果显示,感染小鼠的脑组织和血液中均存在细菌。q RT-PCR结果显示,与对照组相比,感染小鼠Rho GTPase家族蛋白的表达发生了改变,其中Rho A的差异最为显著。对照组细胞因子(IL-1β、IL-6、TNF-α和IL-10)m RNA表达升高。体内实验的紧密连接蛋白和粘附分子结果与体外实验的结果基本一致。结论:单核细胞增生李斯特菌利用Rho A以“特洛伊木马”方式进入血脑屏障。本研究发现,单核细胞增生李斯特菌可能通过干扰巨噬细胞IL-6和IL-1β的产生,破坏紧密连接,增加血脑屏障通透性,上调ICAM-1的表达,促进巨噬细胞和内皮细胞的黏附和细胞迁移,从而突破血脑屏障。然而,需要进一步研究来探索确切的潜在机制,如通过干扰白细胞介素、激活素A和TJ蛋白来研究单核细胞增生李斯特菌穿越血脑屏障的能力。
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