本文關(guān)鍵詞：胞內(nèi)細(xì)菌性感染激活模式識(shí)別受體信號(hào)介導(dǎo)的宿主免疫應(yīng)答機(jī)制

  更多相關(guān)文章： 病原模式分子 模式識(shí)別受體 細(xì)胞毒T細(xì)胞效應(yīng) Caspase-11 Pannexin-1通道 P2X7受體 內(nèi)毒素休克

【摘要】：宿主免疫細(xì)胞能夠通過一種或多種病原譜識(shí)別受體(PRRs)來識(shí)別一類被稱為病原模式分子(PAMPs)的微生物組分,如：細(xì)菌鞭毛蛋白、脂多糖(LPS)和多聚核苷酸等,從而激活宿主先天免疫炎癥反應(yīng)信號(hào)通路。細(xì)胞的模式識(shí)別受體家族包括：Toll樣受體(Toll like receptors)、C型凝集素(C-type lectin)、NOD樣受體(NOD like receptors)、識(shí)別RNA的RIG樣解旋酶受體(RIG like receptors)、DNA識(shí)別受體和最新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞質(zhì)LPS識(shí)別受體(Caspase-11)等。在這些細(xì)胞受體中,有一部分模式識(shí)別受體同時(shí)也能夠識(shí)別死亡細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞損害模式分子(DAMPs),如熱休克蛋白(HSPs)、硫氧還蛋白(TRX)、三磷酸腺苷(ATP)、高遷移率族蛋白1(HMGB1)等。由于PRRs不僅是機(jī)體識(shí)別病原的第一道防線,還是促發(fā)適應(yīng)性免疫應(yīng)答過程的重要信號(hào),并且在多層面控制CD4+、CD8+ T細(xì)胞的發(fā)生、分化和記憶細(xì)胞的形成和抗體的產(chǎn)生。盡管PAMPs作為主要的外源抗原蛋白能夠被PRRs識(shí)別,并介導(dǎo)抗原加工遞呈信號(hào)通路,從而將“非自我”信號(hào)傳遞給下游淋巴細(xì)胞,激活適應(yīng)性免疫應(yīng)答,但是,對(duì)于其詳細(xì)的信號(hào)通路仍然有待進(jìn)一步解析。LPS,俗稱為內(nèi)毒素,是革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁的主要組成成分,同時(shí)也是病原菌最為重要的模式識(shí)別分子之一。LPS結(jié)合TLR4后能夠誘導(dǎo)細(xì)胞因子和炎癥因子轉(zhuǎn)錄,介導(dǎo)嚴(yán)重的免疫反應(yīng),是敗血癥和內(nèi)毒素休克最主要的誘因。然而,最近在細(xì)胞模型上的研究表明：進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的LPS能夠直接被Caspase-11識(shí)別,并激活其介導(dǎo)的非典型炎癥小體信號(hào)通路,導(dǎo)致細(xì)胞炎癥性壞死,并在許多病原感染并導(dǎo)致小鼠內(nèi)毒素休克性模型中扮演重要角色,但是,關(guān)于細(xì)胞內(nèi)LPS激活Caspase-11導(dǎo)致下游細(xì)胞死亡信號(hào)通路還有待證實(shí)。同時(shí),Caspase-11激活介導(dǎo)的非典型炎癥小體激活還能夠間接的導(dǎo)致NLRP3炎癥小體的激活,從而促進(jìn)成熟IL-1p的分泌,但是,關(guān)于Caspase-11激活如何導(dǎo)致NLRP3炎癥小體的激活機(jī)理仍有待解析。方面,本論文以一株缺失毒力效應(yīng)分泌蛋白、但具有鞭毛結(jié)構(gòu)的遲鈍愛德華氏菌減毒株作為感染病原,以斑馬魚作為感染模式動(dòng)物,采用高通量測(cè)序技術(shù)(RNA-seq)研究了斑馬魚在遲鈍愛德華氏菌刺激后的差異轉(zhuǎn)錄譜,重點(diǎn)關(guān)注了斑馬魚的模式識(shí)別信號(hào)通路激活情況及后續(xù)的免疫應(yīng)答變化。主要內(nèi)容包括：(1)通過DESeq軟件對(duì)RNA-seq測(cè)序結(jié)果進(jìn)行分析,在免疫后斑馬魚肝臟組織中,共發(fā)現(xiàn)4565個(gè)顯著差異表達(dá)基因；(2)通過GO和KEGG功能聚類對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行免疫信號(hào)通路富集發(fā)現(xiàn),在細(xì)菌感染斑馬魚早期階段,斑馬魚病原模式識(shí)別受體TLR5介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)信號(hào)通路、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白加工過程、吞噬小體通路和抗原加工呈遞信號(hào)通路具有顯著的差異表達(dá)；(3)高倍率表達(dá)的TLR5信號(hào)通路與主要組織相容性復(fù)合物分子(MHC) Ⅰ分子介導(dǎo)的信號(hào)通路相關(guān)基因呈現(xiàn)顯著共上調(diào)表達(dá),而MHC Ⅱ分子介導(dǎo)的信號(hào)通路相關(guān)基因呈現(xiàn)顯著的共下調(diào)表達(dá)。上述研究工作表明,遲鈍愛德華氏菌感染后,斑馬魚模式識(shí)別受體TLR5信號(hào)通路顯著激活,并伴隨急性期免疫應(yīng)答、MHC Ⅰ抗原加工遞呈過程及細(xì)胞毒T細(xì)胞免疫應(yīng)答的顯著激活；該結(jié)果顯示遲鈍愛德華氏菌感染所激活的斑馬魚TLR5信號(hào)通路,可能通過級(jí)聯(lián)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激活先天性免疫應(yīng)答,并進(jìn)一步通過橋梁作用啟動(dòng)適應(yīng)性免疫應(yīng)答。在遲鈍愛德華氏菌刺激斑馬魚免疫應(yīng)答的轉(zhuǎn)錄譜分析的基礎(chǔ)上,我們將減毒愛德華氏菌注射接種斑馬魚,接種4周后,用野生型的遲鈍愛德華氏菌對(duì)斑馬魚進(jìn)行攻毒處理后,連續(xù)考察1周,建立了一個(gè)為期5周的“免疫-攻毒”模型�；谏鲜瞿Ｐ�,我們?cè)诮臃N后不同時(shí)間點(diǎn),重點(diǎn)考察了斑馬魚適應(yīng)性免疫應(yīng)答相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄變化情況,從而進(jìn)一步闡釋了減毒遲鈍愛德華氏菌介導(dǎo)的斑馬魚適應(yīng)性免疫應(yīng)答過程。研究發(fā)現(xiàn)：(1)在減毒株接種斑馬魚后一周內(nèi),病原模式識(shí)別受體TLR5信號(hào)通路被顯著激活；(2)在感染后的早中期階段,MHC Ⅰ介導(dǎo)的抗原加工遞呈信號(hào)通路處于激發(fā)狀態(tài)；(3)在感染晚期階段,CD8+T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒T細(xì)胞效應(yīng)被顯著激活；(4)斑馬魚適應(yīng)性免疫應(yīng)答的激活可以針對(duì)野生株的注射攻毒產(chǎn)生較好的免疫保護(hù)力。另一方面,本論文研究了細(xì)菌病原模式分子LPS在宿主細(xì)胞內(nèi)通過模式識(shí)別受體Caspase-11的識(shí)別,激活并導(dǎo)致細(xì)胞炎癥性壞死的信號(hào)通路。我們主要以一系列基因缺陷型小鼠骨髓分化巨噬細(xì)胞作為細(xì)胞篩選模型,通過LPS轉(zhuǎn)染巨噬細(xì)胞和鼠傷寒沙門氏菌感染巨噬細(xì)胞,建立非典型Caspase-11炎癥小體激活模型。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Caspase-11被LPS激活后,Caspase-11能夠切割并激活Pannexin-1通道,釋放ATP,促發(fā)P2X7受體激活,介導(dǎo)細(xì)胞焦亡；并通過動(dòng)物活體實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ桶l(fā)現(xiàn)該過程對(duì)于小鼠內(nèi)毒素休克模型具有重要意義。同時(shí),本論文還發(fā)現(xiàn)非典型Caspase-11炎癥小體激活介導(dǎo)的Pannexin-1依賴的K+外流,能夠激活典型NLRP3炎癥小體這一重要支路信號(hào)通路,介導(dǎo)IL-1β的成熟和分泌,并且從細(xì)胞模型到動(dòng)物活體模型闡明了非典型NLRP3炎癥小體激活并不依賴P2X7受體信號(hào)通路。在臨床上,內(nèi)毒素休克是一個(gè)高度復(fù)雜的病癥,并且由很多因素參與了內(nèi)毒素休克病癥的產(chǎn)生。本論文通過使用Pannexin-1通道和P2X7受體抑制劑注射小鼠后,發(fā)現(xiàn)其應(yīng)對(duì)于內(nèi)毒素休克具有明顯的保護(hù)效率,該結(jié)果為臨床使用Pannexin-1通道和P2X7受體抑制劑來治療革蘭氏陰性細(xì)菌感染導(dǎo)致的內(nèi)毒素休克病癥提供了重要理論支持。
【關(guān)鍵詞】：病原模式分子 模式識(shí)別受體 細(xì)胞毒T細(xì)胞效應(yīng) Caspase-11 Pannexin-1通道 P2X7受體 內(nèi)毒素休克
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：Q939.91
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 文獻(xiàn)綜述13-25
• 1.1 前言13
• 1.2 病原模式分子和損傷模式分子13-14
• 1.3 模式識(shí)別受體14-23
• 1.3.1 Toll樣受體介導(dǎo)的免疫應(yīng)答信號(hào)通路14-16
• 1.3.2 C型凝集素受體介導(dǎo)的免疫應(yīng)答信號(hào)通路16
• 1.3.3 NOD樣受體介導(dǎo)的免疫應(yīng)答信號(hào)通路16-20
• 1.3.4 細(xì)胞內(nèi)LPS識(shí)別受體Caspase-11介導(dǎo)的免疫應(yīng)答信號(hào)通路20-22
• 1.3.5 RIG樣受體介導(dǎo)的免疫應(yīng)答信號(hào)通路22-23
• 1.3.6 細(xì)胞內(nèi)DNA受體介導(dǎo)的免疫應(yīng)答信號(hào)通路23
• 1.4 小結(jié)和展望23-25
• 第2章 遲鈍愛德華氏菌刺激斑馬魚免疫應(yīng)答轉(zhuǎn)錄譜分析25-47
• 2.1 前言25-26
• 2.2 材料與方法26-28
• 2.2.1 斑馬魚養(yǎng)殖與細(xì)菌感染26
• 2.2.2 組織樣本的采集和處理26-27
• 2.2.3 轉(zhuǎn)錄文庫(kù)的構(gòu)建和測(cè)序27-28
• 2.2.4 轉(zhuǎn)錄譜差異分析28
• 2.2.5 差異表達(dá)基因功能注釋28
• 2.3 結(jié)果28-43
• 2.3.1 肝臟組織RNA測(cè)序轉(zhuǎn)錄譜數(shù)據(jù)分析28-30
• 2.3.2 斑馬魚肝臟組織差異表達(dá)基因分析30-32
• 2.3.3 差異表達(dá)基因功能聚類分析32-36
• 2.3.4 急性期免疫應(yīng)答分析36-39
• 2.3.5 Toll樣受體介導(dǎo)的信號(hào)通路分析39-40
• 2.3.6 抗原加工遞呈信號(hào)通路分析40-43
• 2.4 本章小結(jié)43-47
• 第3章 TLR5介導(dǎo)的斑馬魚適應(yīng)性免疫應(yīng)答分析47-59
• 3.1 前言47-48
• 3.2 材料和方法48-50
• 3.2.1 斑馬魚養(yǎng)殖和細(xì)菌感染48
• 3.2.2 斑馬魚接種和二次攻毒48
• 3.2.3 斑馬魚樣本的采集48
• 3.2.4 血清抗體效價(jià)檢測(cè)48-49
• 3.2.5 熒光定量PCR49-50
• 3.3 結(jié)果50-56
• 3.3.1 斑馬魚免疫和攻毒模型的建立50-51
• 3.3.2 TLR5信號(hào)通路的激活51-53
• 3.3.3 抗原加工遞呈信號(hào)通路的激活53-54
• 3.3.4 CD8~+T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒T細(xì)胞效應(yīng)54
• 3.3.5 免疫后攻毒階段的表達(dá)譜檢測(cè)54-56
• 3.4 本章小結(jié)56-59
• 第4章 細(xì)胞內(nèi)LPS激活Caspase-11介導(dǎo)的細(xì)胞死亡59-83
• 4.1 前言59
• 4.2 材料和方法59-63
• 4.2.1 小鼠59-60
• 4.2.2 細(xì)菌培養(yǎng)60
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)試劑60
• 4.2.4 巨噬細(xì)胞的培養(yǎng)、轉(zhuǎn)染實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞死亡檢測(cè)60-61
• 4.2.5 Caspase體外切割Pannexin-1活性實(shí)驗(yàn)61
• 4.2.6 共轉(zhuǎn)染HEK293T細(xì)胞61
• 4.2.7 Caspase-11和Pannexin-1缺陷型細(xì)胞重構(gòu)表達(dá)61
• 4.2.8 ATP釋放檢測(cè)61-62
• 4.2.9 細(xì)胞內(nèi)K~+外流檢測(cè)62
• 4.2.10 P2X7孔道形成檢測(cè)62
• 4.2.11 Western Blot62
• 4.2.12 酶聯(lián)免疫吸附反應(yīng)分析62
• 4.2.13 小鼠內(nèi)毒素休克模型62
• 4.2.14 數(shù)理統(tǒng)計(jì)62-63
• 4.3 結(jié)果63-82
• 4.3.1 胞內(nèi)LPS激活Caspase-11后通過ATP-P2X7受體激活信號(hào)介導(dǎo)細(xì)胞焦亡63-68
• 4.3.2 細(xì)胞內(nèi)LPS激活Caspase-11導(dǎo)致Pannexin-1通道的切割和激活68-74
• 4.3.3 Pannexin-1通道介導(dǎo)的K~+外流對(duì)非典型NLRP3的激活作用74-80
• 4.3.4 Pannexin-1和P2X7受體在小鼠內(nèi)毒素休克模型中的功能80-82
• 4.4 本章小結(jié)82-83
• 第5章 結(jié)論和創(chuàng)新點(diǎn)83-93
• 5.1 主要結(jié)論83-89
• 5.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)89-90
• 5.3 展望90-93
• 參考文獻(xiàn)93-107
• 攻讀博士學(xué)位期間研究成果107-109
• 致謝109-111
• 附錄111-

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 王金星,趙小凡;無脊椎動(dòng)物先天免疫模式識(shí)別受體研究進(jìn)展[J];生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展;2004年02期

2 李軍,富寧;Toll樣受體-9的研究進(jìn)展[J];免疫學(xué)雜志;2004年S1期

3 劉彤云;陳志強(qiáng);;細(xì)胞內(nèi)模式識(shí)別受體NOD2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及其調(diào)節(jié)[J];生命的化學(xué);2007年01期

4 黃建勛;;淺談模式識(shí)別受體NLR的研究進(jìn)展[J];科技信息;2012年04期

5 劉昕，

本文編號(hào)：524843