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试谈脑膜炎脑膜炎大肠杆菌IbeA诱导多形核细粒细胞穿越血脑屏障

收藏本文 2024-04-10 点赞:7106 浏览:18465 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:多核中性粒细胞(PMN)跨越血脑屏障是细菌性脑膜炎病原发生中的一个关键事件。跨过血脑屏障的迁移-PMN向中枢神经系统的募集是一把“双刃剑”,它不仅是宿主防御系统对抗脑膜炎性细菌病原菌的关键环节,它也会带来显著的中枢神经系统组织损伤;后者导致灾难性的神经系统后遗症。尽管目前疫苗的研发可以降低细菌的感染率,但仍不能完全解除脑膜炎的危害。脑膜炎病理机制方面的探讨发现,致病性的脑膜炎性大肠杆菌K1菌株所独有的IbeA蛋白是一个50KDa的膜蛋白,是位于该菌染色体第98分钟处的基因岛-GimA中的一个独特基因所编码的;IbeA作为一侵袭因子,能够诱导大肠杆菌侵入到脑内皮微血管细胞(BMEC);而正是脑内皮微血管细胞组成了血脑屏障。然而,对于IbeA在PMN跨血脑屏障历程中的作用尚未见报道;本论文探讨了IbeA在PMN跨血脑屏障迁移中的作用。通过建立的体外与体内实验模型,分别对ibeA缺失突变体(ZD1)、IbeA蛋白或ibeA基因回补突变体、IbeA蛋白包被的微珠、母本菌株(E44)在人BMEC和大肠杆菌性脑膜炎的小鼠模型中检验了它们对PMN跨内皮迁移至中枢神经系统的诱导能力。ibeA基因缺失突变体未能显著地诱导PMN跨内皮迁移,其所缺失的诱导能力通过基因回补及补充基因产物在体内与体外实验中均可得到修复。据此,我们确定IbeA参与了脑膜炎性E.cop诱导的PMN跨血脑屏障迁移历程。在确定IbeA参与脑膜炎发生中中性粒细胞向CNS的募集后,对其信号通路与作用机制进行了深入探讨。IbeA在大肠杆菌K1菌株与内皮细胞之间的相互作用不是细菌自溶期间毒素分泌的结果。ibeA+大肠杆菌K1菌株诱导的PMN跨过人BMEC迁移以浓度依赖的方式被醉茄素A(WFA)(一种波形蛋白阻断剂)所阻断;人BMEC波形蛋白的过量表达导致大肠杆菌K1诱导的中性粒细胞跨内皮细胞迁移的显著增加,而这一效应没有出现于ibeA缺失突变菌株中。激光共聚焦观察发现正在迁移的多形核粒细胞有着于波形蛋白网络中。这意味着波形蛋白参与了IbeA诱导的PMN以跨细胞路径的迁移。为了到达感染位点,白细胞需要粘附到血管壁,跨内皮层迁移和浸润到下层组织中去。白细胞迁移探讨大多是在肺部及皮肤内皮细胞等非血脑屏障系统中,我们对血脑屏障系统的粘附现象进行了进一步探讨。探讨发现完整的大肠杆菌K1菌株、和无LPS污染的IbeA蛋白都能够强烈地诱导人BMEC的ICAM-1和CD44的表达,IbeA能够以浓度和时间依赖的方式显著地诱导PMN向人BMEC的粘附。人BMEC中的波形蛋白过量表达可增强ICAM-1和CD44表达的上调,而波形蛋白头部区域缺失的BMEC细胞上ICAM-1和CD44表达减弱。通过3种脂阀破坏剂对BMEC的脂阀进行不同程度的破坏之后,剂量不同均带来了不同的PMN跨BMEC迁移降低,这意味着脂阀/细胞膜穴样内陷的完整与脑膜炎性大肠杆菌诱导的中性粒细胞跨脑部内皮细胞的迁移呈正相关。最后对IbeA蛋白通过生物信息学策略浅析其结构,未能找到任何保守的结构域。由此在预测的IbeA蛋白的二级结构基础上,将其分成了F1-F4四个片段;进行克隆与体外表达纯化之后,对其功能进行了鉴定。结果发现GST-F1-IbeA、GST-F2-IbeA与GST-F4-IbeA不具备诱导PMN跨脑内皮迁移的能力,而GST-F3-IbeA诱导PMN迁移的能力可与IbeA蛋白持平。这意味着GST-F3-Ibe段为IbeA蛋白的功能性片段,而271至370这一段氨基酸序列是IbeA蛋白诱导PMN跨BMEC迁移的关键功能所在。本论文通过对脑膜炎大肠杆菌K1菌株-大脑微血管内皮细胞-多核白细胞三者相互作用的通路与分子机制的探讨,为新生儿大肠杆菌性脑膜炎的病原发生学与治疗学提供新的视点。关键词:脑膜炎论文BMEC论文IbeA论文PMN论文迁移论文波形蛋白论文穿细胞路径论文

    摘要5-7

    Abstract7-13

    英文缩略词表13-14

    第一章 绪论14-34

    1.1 新生儿细菌性脑膜炎的探讨进展14-16

    1.1.1 病理生理学特点14-15

    1.1.2 细菌性脑膜炎病理机制的探讨进展15-16

    1.2 多核白细胞跨内皮迁移的探讨进展16-23

    1.2.1 细胞跨内皮迁移探讨的概述16-17

    1.2.2 细胞跨内皮迁移与一些疾病的发生及进展的联系17-18

    1.2.3 细胞跨内皮迁移的方式18-19

    1.2.4 细胞跨内皮迁移的机制19-20

    1.2.5 白细胞跨内皮迁移的探讨进展20-23

    1.3 中间纤维波形蛋白的结构和功能23-27

    1.3.1 中间纤维蛋白概述23-26

    1.3.2 波形蛋白和神经胶质酸性蛋白26-27

    1.3.3 波形蛋白的功能和作用27

    1.4 脂阀及其在脑膜炎性大肠杆菌引起的白细胞迁移中的作用27-31

    1.4.1 脂阀概述27-29

    1.4.2 脂筏与细菌相互作用29-30

    1.4.3 脂筏与细菌毒素30-31

    1.4.4 脂筏参与病毒入胞历程31

    1.5 立题依据和主要探讨内容31-34

    1.5.1 立题依据31-33

    1.5.2 主要探讨内容33-34

    第二章 IbeA 在脑膜炎性细菌引起的 PMN 迁移中的作用34-54

    2.1 材料与策略35-43

    2.1.1 菌种和细胞及主要试剂35

    2.1.2 实验器材和实验耗材35-36

    2.1.3 细菌培养36

    2.1.4 细胞培养36-39

    2.1.5 多核白细胞跨内皮迁移的体外实验39-40

    2.1.6 感受态细胞制备和电转化40

    2.1.7 His-IbeA 蛋白的表达与纯化40-41

    2.1.8 ibeA 基因在脑膜炎性大肠杆菌引起的白细胞跨越血脑屏障的体内动物实验41-42

    2.1.9 IbeA 包被的 beads 及大肠杆菌之间的相互作用42-43

    2.2 结果与浅析43-51

    2.2.1 大肠杆菌 K1 菌株引起的 PMN 与 BMEC 的相互作用43-44

    2.2.2 纯化的 IbeA 蛋白引起的 PMN 与 BMEC 的相互作用44-47

    2.2.3 IbeA 蛋白足以诱导体外的 PMN 跨脑部微血管内皮细胞迁移47-48

    2.2.4 IbeA 蛋白诱导体内的 PMN 跨脑内皮迁移现象48-50

    2.2.5 条件培养基对 PMN 跨内皮迁移的效应50-51

    2.3 本章小结51-54

    第三章 波形蛋白在脑膜炎性大肠杆菌 K1 菌株引起多核白细胞跨内皮迁移中的作用54-68

    3.1 材料与策略55-60

    3.1.1 菌种、细胞及主要试剂55

    3.1.2 实验仪器与耗材55-56

    3.1.3 大肠杆菌菌株56

    3.1.4 Western Blotting 杂交56-57

    3.1.5 PMN 迁移体外实验57-58

    3.1.6 Lentivirus 慢病毒转染人 BMECs58-59

    3.1.7 人 BMEC 中慢病毒介导的波形蛋白过表达59

    3.1.8 免疫荧光与共聚焦显微浅析59-60

    3.2 结果与浅析60-66

    3.2.1 波形蛋白断裂抑制了 IbeA 诱导的 PMN 跨内皮迁移60-62

    3.2.2 BMEC 波形蛋白过量表达对 PMN 穿脑内皮迁移的效应62-64

    3.2.3 PMN 通过 BMEC 的跨细胞迁移是由波形蛋白介导的64-66

    3.3 本章小结66-68

    第四章 脑膜炎性大肠杆菌诱导多核白细胞跨 BMEC 迁移的路径探讨68-86

    4.1 材料与策略69-73

    4.1.1 菌种、细胞及主要试剂69-70

    4.1.2 实验仪器与耗材70

    4.1.3 大肠杆菌菌株70

    4.1.4 Western Blotting 杂交70-71

    4.1.5 内皮细胞粘附分子表达的免疫印迹浅析71-72

    4.1.6 人 BMEC 中慢病毒介导的波形蛋白过表达与头部区域缺失表达72-73

    4.1.7 PMN 体外迁移实验73

    4.1.8 免疫荧光观察与数据统计73

    4.2 结果与浅析73-83

    4.2.1 脑膜炎性大肠杆菌诱导内皮细胞粘附分子表达73-74

    4.2.2 IbeA 蛋白诱导内皮细胞粘附分子表达74-77

    4.2.3 BMEC 波形蛋白对内皮细胞上粘附分子表达的效应77-80

    4.2.4 脂阀在 ibeA+的大肠杆菌诱导的 PMN 跨 BMEC 迁移中的作用80-83

    4.3 本章小结83-86

    第五章 IbeA 蛋白引起白细胞迁移的功能性片段初步鉴定86-100

    5.1 材料与策略86-95

    5.1.1 菌种与细胞86-87

    5.1.2 质粒与载体87

    5.1.3 工具酶及主要试剂87

    5.1.4 实验仪器与耗材87-88

    5.1.5 原核表达载体的构建88-92

    5.1.6 融合蛋白的诱导表达与纯化92-95

    5.2 结果与浅析95-99

    5.2.1 IbeA 蛋白的生物信息学浅析95-97

    5.2.2 PCR 目的片段扩增97

    5.2.3 融合蛋白的诱导表达与纯化97-98

    5.2.4 IbeA 片段蛋白的功能鉴定98-99

    5.3 本章小结99-100

    结论与展望100-102

    结论100

    论新之处100-101

    展望101-102

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