PIT1表達(dá)的上調(diào)，降低了梭狀囊泡內(nèi)的磷酸鹽濃度，尿路致病性大腸桿菌感知梭狀囊泡中的低濃度無(wú)機(jī)磷環(huán)境，表達(dá)PldA，破壞梭狀囊泡膜，進(jìn)而從梭狀囊泡內(nèi)逃逸到細(xì)胞質(zhì)中。
尿路感染會(huì)引發(fā)多種嚴(yán)重疾病，具有感染人數(shù)多和反復(fù)感染的特點(diǎn)，是一種給患者帶來終生痛苦的頑疾。研究發(fā)現(xiàn)，75%—95%的尿路感染是由尿路致病性大腸桿菌引起的，然而因其致病機(jī)制尚不清晰，在臨床上，這一頑疾始終難以得到有效防治。
日前，南開大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)研究揭示了尿路致病性大腸桿菌致病過程中關(guān)鍵的囊泡逃逸環(huán)節(jié)的分子機(jī)制，并發(fā)現(xiàn)利用AccellsiRNA技術(shù)干擾宿主磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白PIT1可以有效抑制感染。這一發(fā)現(xiàn)為治療尿路感染這一痼疾提供了新的思路。相關(guān)論文發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞通訊》上。
囊泡逃逸環(huán)節(jié)的分子機(jī)制被發(fā)現(xiàn)
尿路感染是一種嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量的多發(fā)性常見病，其發(fā)病率僅次于呼吸道和消化道感染，即使在抗生素治療后，仍有30%—50%的患者出現(xiàn)反復(fù)性發(fā)作。
尿路致病性大腸桿菌是引發(fā)尿路感染的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;，它通過膀胱上皮細(xì)胞特有的梭狀囊泡侵染膀胱上皮細(xì)胞。梭狀囊泡在生理功能和免疫功能方面均具有胞吐的特征。胞吐是細(xì)胞內(nèi)囊泡通過與細(xì)胞膜融合將內(nèi)容物釋放到細(xì)胞外的過程。
為避免被胞吐清除，尿路致病性大腸桿菌需要從梭狀囊泡中逃逸進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，并在單克隆基礎(chǔ)上大量復(fù)制形成含有一萬(wàn)個(gè)細(xì)菌以上的細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌群落，進(jìn)而使得尿路致病性大腸桿菌在膀胱上皮細(xì)胞成功定植并引發(fā)疾病。抗生素難以滲透這些細(xì)菌群落，這也增強(qiáng)了該菌的耐藥性。
“因此，尿路致病性大腸桿菌從梭狀囊泡逃逸到細(xì)胞質(zhì)中是其致病過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，此前它的分子機(jī)制尚不清楚，這是我們這項(xiàng)工作的主要著力點(diǎn)和突破口。”論文通訊作者、南開大學(xué)泰達(dá)生物技術(shù)研究院教授馮露說。
南開大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)利用細(xì)胞模型、小鼠模型以及分子生物學(xué)等技術(shù)手段，發(fā)現(xiàn)尿路致病性大腸桿菌可通過TLR4/NF-κB通路上調(diào)宿主細(xì)胞的磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白PIT1的表達(dá)。PIT1位于梭狀囊泡膜上，負(fù)責(zé)將磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)中。PIT1表達(dá)的上調(diào)，降低了梭狀囊泡內(nèi)的磷酸鹽濃度，尿路致病性大腸桿菌感知梭狀囊泡中的低濃度無(wú)機(jī)磷環(huán)境，表達(dá)PldA，破壞梭狀囊泡膜，進(jìn)而從梭狀囊泡內(nèi)逃逸到細(xì)胞質(zhì)中。
干擾蛋白形成可抑制尿路感染
“我們的研究揭示了由宿主蛋白PIT1介導(dǎo)的尿路致病性大腸桿菌逃逸梭狀囊泡這一細(xì)菌致病關(guān)鍵步驟的分子機(jī)制，通過體內(nèi)敲降PIT1蛋白，就可以阻斷膀胱上皮細(xì)胞中尿路致病性大腸桿菌逃逸梭狀囊泡這一途徑，抑制小鼠膀胱上皮細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌群落的形成，從而保護(hù)小鼠免受尿路致病性大腸桿菌的感染。”馮露說。
科研團(tuán)隊(duì)使用了敲降蛋白表達(dá)的AccellsiRNA技術(shù)，證明在小鼠體內(nèi)干擾PIT1表達(dá)可以降低尿路致病性大腸桿菌在小鼠膀胱組織的定植，抑制尿路感染的發(fā)生。因此這項(xiàng)研究既發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的藥物靶點(diǎn)，又證明了AccellsiRNA技術(shù)治療由尿路致病性大腸桿菌引發(fā)的尿路感染的可行性。
《細(xì)胞通訊》刊發(fā)了美國(guó)貝勒醫(yī)學(xué)院和斯坦福大學(xué)科學(xué)家撰寫的評(píng)論文章。他們認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)具有重要的理論創(chuàng)新性和應(yīng)用價(jià)值，未來可以通過開發(fā)針對(duì)這一病原菌和宿主之間相互作用機(jī)制的小分子藥物來治療和預(yù)防尿路感染。(陳 曦 吳軍輝)
關(guān)鍵詞： 南開大學(xué) 尿路感染 關(guān)鍵蛋白 大腸桿菌
