摘要
产气荚膜梭菌（Clostridiumperfringens，又称魏氏梭菌）是重要的人畜共患病病原菌，严重危害畜牧养殖业发展和人类健康，是全球重要的公共卫生问题之一。由于单耐、多耐药菌株大量出现、耐药谱扩大以及多种血清型混合感染等，亟需新型预防和治疗手段。G蛋白偶联受体120（G-proteincoupledreceptor120，GPR120）作为膜蛋白受体，具有典型的7次跨膜结构特征，通过激活胞内G蛋白和信号转导分子，进而引发生物学效应。目前，关于GPR120生物学功能的报道主要集中于作为ω-3脂肪酸受体参与调控肥胖、Ⅱ型糖尿病、脂肪肝以及某些自身炎症性疾病等的发生。尽管已经对GPR120功能有了一定认识，但对于其在抗感染免疫反应中的功能和作用机制仍然知之甚少。病原菌的感染性和致病力很大程度上取决于病原菌与宿主免疫系统的相互作用，仅从病原角度考虑很难对其进行有效防控。天然免疫是宿主防御病原感染的第一道防线，研究机体的抗感染免疫反应，找到干预靶标，有利于疾病的防控。本课题研究了GPR120在宿主防御产气荚膜梭菌感染中的作用。 利用WT和GPR120-/-小鼠构建产气荚膜梭菌肌肉感染（气性坏疽）模型，首先分析GPR120是否影响宿主对产气荚膜梭菌的易感性。结果发现，与WT小鼠相比，GPR120-/-小鼠对产气荚膜梭菌气性坏疽更为易感，主要表现为肌肉组织中荷菌量更多,病理损伤更为严重以及募集了大量中性粒细胞和巨噬细胞。此外，产气荚膜梭菌感染显著促进WT小鼠肌肉组织中细胞因子/趋化因子IL-1β、TNF-α和KC的表达，但与WT小鼠相比，GPR120-/-小鼠肌肉组织中IL-1β的表达水平显著减少，TNF-α表达水平无明显差异，KC表达水平显著增加。上述结果说明，GPR120参与了宿主抗产气荚膜梭菌感染的免疫防御，能抑制产气荚膜梭菌增殖，减轻组织病理损伤，在宿主防御产气荚膜梭菌感染中发挥着不可或缺的保护作用。 由于GPR120在产气荚膜梭菌感染小鼠肌肉组织中主要表达于募集的炎性细胞，还发现GPR120表达于巨噬细胞，且产气荚膜梭菌能显著上调其表达，故以小鼠巨噬细胞作为体外研究的主要细胞，以明确GPR120限制产气荚膜梭菌感染的分子机制。基于体内研究结果，产气荚膜梭菌感染后，与WT小鼠相比，GPR120-/-小鼠肌肉组织中炎性细胞因子IL-1β的表达水平显著减少，而非炎性体信号介导的促炎细胞因子TNF-α表达水平无明显差异。与此同时，近年来研究表明NLRP3炎性体在宿主防御病原微生物感染方面发挥重要作用，因此我们分析GPR120介导的抗感染保护作用是否依赖于NLRP3炎性体信号。结果表明，GPR120缺失显著抑制产气荚膜梭菌诱导的K+依赖性NLRP3炎性体信号活化。同时，我们利用WT和NLRP3-/-小鼠构建产气荚膜梭菌气性坏疽模型，对比分析GPR120和NLRP3的抗感染作用。结果发现，与GPR120-/-小鼠相类似，NLRP3-/-小鼠对产气荚膜梭菌气性坏疽较WT小鼠更为易感，主要表现为肌肉组织病理损伤更为严重、荷菌量更多、大量的炎性细胞浸润以及IL-1β的表达水平显著减少，TNF-α表达水平无明显差异，KC表达水平显著增加。此外，GPR120和NLRP3缺失均抑制巨噬细胞对产气荚膜梭菌的清除杀伤能力，并表现出趋同效应。上述结果说明，GPR120介导的抗感染保护作用依赖于NLRP3炎性体。 已知NLRP3炎性体的激活需要2个信号：信号I阶段主要通过IL-1R1、TLRs、TNFR1、TNFR2等配体来激活NF-κB信号通路，促进NLRP3、pro-Caspase-1和pro-IL-1β等表达；信号II阶段主要为NLRP3炎性体的装配，介导细胞焦亡并剪切分泌具有生物活性的IL-1β和IL-18到细胞外。结果发现，GPR120缺失并不影响NLRP3、pro-IL-1β、GSDMD-FL和ASC等蛋白表达，但显著抑制ROS产生、ASC斑点的形成以及K+依赖性NLRP3炎性体活化。上述结果说明，GPR120调控NLRP3炎性体信号并不依赖于对第一信号的调节作用，而是依赖于对第二信号的调节作用，具体机制有待进一步验证。 综上所述，本研究证明GPR120参与宿主抗产气荚膜梭菌感染的免疫防御，能抑制产气荚膜梭菌增殖和组织病理损伤，且GPR120介导的抗感染保护作用依赖于NLRP3炎性体，发现产气荚膜梭菌病新的潜在干预靶标，为后续深入开展靶向GPR120信号用于防治动物和人产气荚膜梭菌病的药物及疫苗研发和临床用药提供理论和实验基础。
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