【摘 要】
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沙门菌是目前世界范围内最重要的食源性病原菌之一,能够感染人和多种动物,引起很高的发病率和死亡率,对畜牧业的发展和人类的健康构成严重的威胁。抗生素是其治疗的主要手段,但是由于药物残留及细菌耐药性等问题日益严重,急需寻找更安全、有效的沙门菌病治疗策略。肠屏障是抵御肠道病原菌入侵的重要防线,其功能的完整在防止沙门菌入侵起到重要作用。肌腱膜纤维肉瘤癌基因同系物K(v-maf avian musculoap
【基金项目】
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“国家自然科学基金”(81471028)
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沙门菌是目前世界范围内最重要的食源性病原菌之一,能够感染人和多种动物,引起很高的发病率和死亡率,对畜牧业的发展和人类的健康构成严重的威胁。抗生素是其治疗的主要手段,但是由于药物残留及细菌耐药性等问题日益严重,急需寻找更安全、有效的沙门菌病治疗策略。肠屏障是抵御肠道病原菌入侵的重要防线,其功能的完整在防止沙门菌入侵起到重要作用。肌腱膜纤维肉瘤癌基因同系物K(v-maf avian musculoaponeurotic fibrosarcoma oncogene homolog K,MafK)是Maf家族中的小Maf蛋白之一。有研究表明,MafK在溃疡性结肠炎患者结肠组织中高表达,提示MafK可能参与调控肠屏障功能。然而,MafK是否能调控肠屏障功能、其通过什么机制调控肠屏障功能、以及其是否能够通过调控肠道屏障功能来促进或限制沙门菌感染,目前尚未见报道。因此,本研究以MafK过表达转基因(MafK Tg)小鼠、野生型(WT)小鼠和人结肠癌细胞系(Caco-2)为研究对象,利用鼠伤寒沙门菌建立动物和细胞感染模型,从调控肠屏障功能角度,系统研究了MafK在鼠伤寒沙门菌感染所致肠炎中的作用及其机制。首先利用WT和MafK Tg小鼠构建沙门菌感染性肠炎模型,分析MafK过表达小鼠对沙门菌易感性的影响。通过检测沙门菌黏膜感染后WT和MafK Tg小鼠的存活率以及盲肠病理组织学变化等,发现MafK Tg小鼠的存活率更低、体重下降更多,在沙门菌感染48 h后,脾脏肿大更明显、盲肠重量更低,杯状细胞减少更显著,肠上皮完整性破坏和肠道黏膜下层水肿更明显;利用ELISA、western blot等检测促炎介质蛋白水平变化,发现MafK Tg小鼠盲肠中促炎介质水平更高;通过检测MafK Tg小鼠中体内各个器官的沙门菌荷菌数,发现MafK能够促进沙门菌定殖与扩散。这些结果表明MafK增加小鼠对沙门菌黏膜感染的易感性。为了研究MafK是否通过调控肠屏障功能来影响鼠对沙门菌黏膜感染的易感性,利用免疫荧光、western blot和荧光定量PCR等方法检测了肠屏障相关紧密连接蛋白水平变化,结果发现,在沙门菌感染48 h后,MafK Tg小鼠盲肠中claudin3 m RNA和蛋白水平下降更明显,而occludin和ZO-1的m RNA表达水平没有变化;利用免疫组织化学的方法检测盲肠组织中mucin2的蛋白水平,结果发现,在沙门菌感染48 h后,MafK Tg小鼠盲肠中mucin2蛋白水平减少更明显;利用免疫荧光、TUNEL染色等检测盲肠上皮细胞增殖和凋亡的情况,发现与WT小鼠相比MafK Tg小鼠肠上皮细胞的增殖水平变化不显著,而凋亡细胞数显著增加,沙门菌感染48 h后,MafK Tg小鼠中活化的caspase-3显著增加,这可能是MafK Tg小鼠表现出过度炎症的原因。随后检测了尚未出现明显炎症和组织损伤情况下caspase-3的活化情况,结果发现,沙门菌感染6 h后,感染早期MafK Tg小鼠中活化的caspase-3显著增加;利用高通量测序检测了肠道菌群变化情况,结果发现MafK Tg小鼠与WT小鼠肠道菌群多样性没有显著变化。这些结果提示MafK可能主要通过调控肠上皮细胞凋亡来影响肠屏障功能。为了进一步研究MafK调控肠屏障功能的机制,利用western blot和免疫共沉淀等检测沙门菌感染前后MafK过表达或MafK沉默肠上皮细胞系Caco-2中NF-κB p65核转位、MafK与NF-κB p65互作及cleaved caspase-3水平变化,结果发现MafK过表达增加NF-κB p65核转位、MafK与NF-κB p65互作及cleaved caspase-3水平,MafK沉默后能消除上述现象。这些结果表明MafK通过NF-κB p65途径和活化caspase-3,促进早期肠上皮细胞的凋亡。以上结果表明,MafK通过NF-κB p65途径和活化caspase-3促进肠上皮细胞凋亡以破坏肠屏障完整性,进而增加小鼠对沙门菌黏膜感染的易感性。因此,MafK有望成为防治沙门菌病的有效干预靶标。
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