小鼠caspase-1抵御马链球菌兽疫亚种感染的机制研究

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马链球菌兽疫亚种(Streptococcus equi ssp.zooepidemicus,SEZ)属兰氏分群的C群链球菌,是引起多种哺乳类动物疾病的重要病原。SEZ在我国主要引起猪链球菌病,对养猪业的生产造成极大损失。炎症小体是调节caspase-1(半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶1)激活的先天免疫系统受体和传感器,激活后的caspase-1可促进促炎细胞因子IL-1β和IL-18的成熟和分泌。病原菌在进化过程中,发展出多种策略躲避免疫系统的识别以及调控细胞的程序性死亡。炎症小体与病原菌引起的各种疾病的发生发展存在密切关系,阐明其信号通路相关分子可为治疗SEZ感染提供新的药物靶点。本研究通过小鼠巨噬细胞体外感染试验、caspase-1基因敲除(KO)小鼠与野生型(WT)小鼠的感染模型,研究caspase-1的激活及其介导的炎症反应。细胞感染试验表明:SEZ可诱导RAW264.7细胞IL-1β、IL-6、IL-18以及TNF-α转录水平显著上调;此外NLRP3信号通路相关分子转录水平也有明显上调;SEZ感染小鼠巨噬细胞可以促进caspase-1活化以及IL-1β的分泌,而caspase-1的抑制剂Ac-YVAD-cmk可以有效的抑制caspase-1的和IL-1β的成熟与分泌;分离培养的小鼠腹腔巨噬细胞感染试验证实了IL-1β的成熟分泌依赖于caspase-1的活化。通过SEZ感染小鼠模型研究发现WT小鼠在感染后,脾脏的caspase-1与IL-1β转录水平显著上调,且促进caspase-1的活化以及IL-1β的成熟;而KO小鼠脾脏成熟的IL-1β表达量显著低于WT小鼠。小鼠细菌载量测定试验表明,KO小鼠的腹腔液、脾脏、肝脏、肾脏以及肺脏的细菌载量显著高于WT组,缺失caspase-1可促进SEZ在小鼠体内的增殖与扩散;同时,缺失caspase-1基因加速KO小鼠在感染SEZ后的死亡。以上结果表明,caspase-1的激活在抵御SEZ感染中起着调控炎症反应以及细菌清除的重要作用。
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