细胞周期及其调控基因对问号钩端螺旋体诱导单核-巨噬细胞凋亡的影响

目的 了解不同细胞周期及其调控基因对问号钩端螺旋体(简称钩体)诱导人或鼠单核-巨噬细胞凋亡的影响.方法 采用细胞周期染色试剂盒及流式细胞仪检测问号钩体黄疸出血群赖型赖株感染前后小鼠单核-巨噬样细胞株J774A.1和人单核细胞株THP-1的细胞周期及其变化.采用细胞周期阻滞剂及流式细胞仪建立细胞周期同步化的J774A.1和THP-1细胞并进行鉴定.采用AnnexinV/PI凋亡检测试剂盒及流式细胞仪检测问号钩体赖株感染后细胞周期同步化与非同步化J774A.1和THP-1细胞早期凋亡、晚期凋亡/坏死率.采用实时荧光定量RT-PCR检测问号钩体赖株感染前后J774A.1和THP-1细胞的细胞周期及凋亡基因p21、p27、p53、c-myc和cycA mRNAs水平变化.结果 未感染钩体的正常J774A.1和THP-1细胞均分别处于G1、S和G2/M期,感染后均以G1期细胞为主,但S期THP-1细胞有所增加,J774A.1细胞则否(P＜0.05).J774A.1和THP-1细胞可分别被不同细胞周期阻滞剂阻滞在G1、S、G2/M或M期.G1期J774A.1和THP-1细胞感染后均无明显的早期凋亡现象,M期细胞早期凋亡、晚期凋亡/坏死率均明显升高(P＜0.05),G1期THP-1细胞晚期凋亡/坏死率明显升高(P＜0.05),J774A.1细胞则否.J774A.1和THP-1细胞感染后,p21 mR-NA水平均明显高于未感染细胞(P＜0.05),J774A.1细胞c-myc和p27 mRNAs水平、THP-1细胞cycAmRNA水平也高于未感染细胞(P＜0.05).结论 不同细胞周期及其调控基因对问号钩体诱导人或鼠单核-巨噬细胞凋亡有明显影响,但存在细胞种类差异性.     

感染细胞内问号钩端螺旋体吞噬泡形成及其与溶酶体的融合

目的了解问号钩端螺旋体（简称钩体）感染宿主细胞后吞噬泡形成、吞噬泡与溶酶体融合及感染细胞超微结构改变。方法用问号钩体黄疸出血群赖型56601株感染小鼠单核巨噬样细胞j774A．1和猴肾成纤维细胞Cos-7。采用透射电镜观察J774A．1细胞和Cos-7细胞胞内钩体吞噬泡的形成及感染细胞超微结构的改变。采用免疫双荧光染色法和激光共聚焦显微镜，观察含钩体吞噬泡与溶酶体融合情况。结果问号钩体56601株感染J774A．1细胞30min、感染Cos-7细胞15min即可在胞浆中发现膜包绕的含钩体吞噬泡，吞噬泡内钩体均保持原有生理弯曲。56601株问号钩体感染Cos-7细胞2h后，钩体吞噬泡膜开始消失，但未发现j774A．1细胞内钩体吞噬泡膜消失的现象。J774A．1细胞内钩体吞噬泡与溶酶体发生共区域化，表明吞噬泡与溶酶体发生融合。J774A．1细胞感染钩体后出现染色质浓缩形成的凋亡小体样结构、细胞空泡变性、线粒体肿胀等超微结构病变，但Cos-7细胞感染钩体后其超微结构基本正常。结论问号钩体感染J774A．1细胞和Cos-7细胞后可迅速形成吞噬泡并可能与钩体Ⅲ型分泌系统产物有关。J774A．1细胞内钩体吞噬泡可与溶酶体发生融合。不同细胞的钩体吞噬泡膜消失及超微结构改变有明显差异。     

问号钩端螺旋体经线粒体相关信号通路诱导巨噬细胞凋亡的研究

目的 确定线粒体相关信号转导途径在问号钩端螺旋体(简称钩体)诱导小鼠单核-巨噬细胞凋亡过程中的作用.方法 建立问号钩体黄疸出血群赖株诱导小鼠单核-巨噬样细胞株J774A.1凋亡模型.采用透射电镜观察感染细胞线粒体病变情况,JC-1染色法检测感染细胞线粒体膜电位变化,荧光探针DCFH-DA检测感染细胞内活性氧(ROS)水平.采用试剂盒检测感染细胞caspase-8和caspage-9活性变化.流式细胞术检测感染细胞凋亡情况以及cagpage阻断剂阻断凋亡的效果.采用Western blot检测线粒体内和胞质中的细胞色素c(cytc)以及凋亡诱导因子(Air)、核酸内切酶G(EndoG)和Smac水平.应用免疫荧光染色法检测AIF和EndoG从细胞质至核内的转位.结果 问号钩体赖株可诱导J774A.1细胞凋亡.感染细胞的线粒体有明显病变,线粒体膜电位降低且胞内活性氧水平升高.感染细胞caspage-8活化,caspase-9则否,但caspase阻断剂不能完全阻断细胞凋亡.感染细胞AIF和EndoG从线粒体释放至胞质并转位至细胞核内.未检测到感染细胞胞质内CytC水平升高及Smac的释放.结论 线粒体可通过非caspase途径的AIF和EndoG参与问号钩体诱导单核一巨噬细胞凋亡的过程.     

问号钩端螺旋体经线粒体相关信号通路诱导巨噬细胞凋亡的研究

目的 确定线粒体相关信号转导途径在问号钩端螺旋体(简称钩体)诱导小鼠单核-巨噬细胞凋亡过程中的作用.方法 建立问号钩体黄疸出血群赖株诱导小鼠单核-巨噬样细胞株J774A.1凋亡模型.采用透射电镜观察感染细胞线粒体病变情况,JC-1染色法检测感染细胞线粒体膜电位变化,荧光探针DCFH-DA检测感染细胞内活性氧(ROS)水平.采用试剂盒检测感染细胞caspase-8和caspage-9活性变化.流式细胞术检测感染细胞凋亡情况以及cagpage阻断剂阻断凋亡的效果.采用Western blot检测线粒体内和胞质中的细胞色素c(cytc)以及凋亡诱导因子(Air)、核酸内切酶G(EndoG)和Smac水平.应用免疫荧光染色法检测AIF和EndoG从细胞质至核内的转位.结果 问号钩体赖株可诱导J774A.1细胞凋亡.感染细胞的线粒体有明显病变,线粒体膜电位降低且胞内活性氧水平升高.感染细胞caspage-8活化,caspase-9则否,但caspase阻断剂不能完全阻断细胞凋亡.感染细胞AIF和EndoG从线粒体释放至胞质并转位至细胞核内.未检测到感染细胞胞质内CytC水平升高及Smac的释放.结论 线粒体可通过非caspase途径的AIF和EndoG参与问号钩体诱导单核一巨噬细胞凋亡的过程.     

问号钩端螺旋体在体外诱导细胞凋亡及相关信号通路的研究

目的 了解问号钩端螺旋体诱导不同宿主细胞凋亡的作用及相关胞内信号传导通路.方法 建立问号钩体黄疸出血群赖型赖株小鼠单核-巨噬样细胞J774A.1、人脐静脉内皮细胞EVC304和人Ⅱ型肺泡上皮细胞A549感染模型.采用FITC-Annexin V/PI荧光标记流式细胞术检测细胞凋亡或坏死情况.分别采用荧光比色法和Western blot检测感染的J774A.1细胞caspase-3,-8,-9活性和凋亡相关蛋白FADD(Fas-associated death domain)表达水平.结果 问号钩体赖株感染1～6 h后,36.70%～63.70%的J774A.1细胞可H{现明显的早期凋亡,感染12 h时转变为晚期凋亡或坏死为主(53.68%).78.52%问号钩体赖株感染的A549细胞仪出现晚期凋亡或坏死.问号钩体赖株感染的EVC304细胞无细胞凋亡或坏死现象.感染的J774A.1细胞caspase-3和-8最大活性分别为(1453.41±36.07)和(1402.15±59.09)Fu,是未感染细胞的16.38和29.99倍.感染的J774A.1细胞caspase-9虽略有升高为(89.42±5.08)Fu,但明显低于caspase-3和-8(P<0.001).随着感染时间的延长,感染的J774A.1细胞FADD蛋白表达量逐步增加.结论 问号钩体诱导宿主细胞凋亡的效应町因细胞种类不同而有明显差异,FADD→caspase-8→caspase-3是介导问号钩体感染J774A.1细胞凋亡的主要信号通路.     

不同毒力的问号钩端螺旋体对Vero及J774A.1细胞的黏附和内化

目的 探讨问号钩端螺旋体对传代细胞黏附和内化的能力及其差异。方法 实验中采用非洲绿猴肾成纤维细胞(Vero)和小鼠单核巨噬样细胞(J774A．1)细胞株。采用透射电镜、扫描电镜和Fontana镀银染色法，观察问号钩端螺旋体强毒株黄疸出血群赖型56601、弱毒株波摩那群波摩那型56608黏附细胞及内化能力及其差异，采用腐生性的双曲钩端螺旋体三宝垄群patoc型Patoc I株作为对照.结果 问号钩端螺旋体黄疸出血群赖型56601株和波摩那群波摩那型56608株均能以一端或两端黏附于Vero及J774A．1细胞。钩体56601株和56608株对J774A．1的黏附率分别为49％和46．9％，对Vero细胞黏附率分别为24．2％和22．9％。钩体56601株和56608株可侵入上述2株细胞，在胞质内形成典型的吞噬泡。钩体56601株还可侵入宿主细胞核内，56608株则否。双曲钩端螺旋体二宝垄群patoc型Patoc I株不能黏附和侵入细胞。结论 两株受试的不同毒力问号钩体株均能黏附细胞，并以内化方式侵入细胞。细胞株的差异可明显影响钩体黏附和内化能力。问号钩体毒力的强弱可能与黏附能力无关，而与其侵入胞核的能力密切相关。     

钩端螺旋体溶血素Sph2表达模式及诱导巨噬细胞和肝细胞凋亡活性

目的 了解问号钩端螺旋体(简称钩体)感染细胞前后sph2基因表达水平变化,确定鞘磷脂酶类溶血素Sph2及诱导细胞凋亡的活性.方法 采用PCR从黄疸出血群赖型赖株钩体基因组DNA中扩增全长sph2基因片段,T-A克隆后测序.构建sph2基因原核表达系统,采用SDS-PAGE检查重组Sph2(rSph2)的表达情况,Ni-NTA亲和层析法提纯rSph2.采用绵羊血平板溶血试验及血红蛋白分光光度法测定rSph2的溶血活性.采用流式细胞术检测rSph2诱导小鼠单核-巨噬样细胞株J774A.1和肝细胞株IAR20凋亡的活性,实时荧光定量PCR检测赖株钩体感染J774A.1和IAR20细胞前后sph2基因mRNA水平变化.结果 与GenBank中sph2基因比较,所克隆的sph2基因序列相似性为100%.所构建的原核表达系统能高效表达rSph2.rSph2以浓度依赖方式溶解绵羊红细胞.10 μg/ml rSph2可诱导J774A.1和IAR20细胞凋亡,凋亡率峰值分别为23.96%和32.92%.赖株钩体感染J774A.1和IAR20细胞后0.5～2 h内sph2基因mRNA水平显著升高,2 h后mRNA水平迅速下降.结论 钩体sph2基因呈宿主细胞接触式瞬时表达.rSph2有溶解绵羊红细胞及诱导巨噬细胞和肝细胞凋亡的活性,因而Sph2是钩体致病过程中重要的毒力因子.     

Caspase-11非经典炎症小体对问号钩端螺旋体诱导J774A.1细胞炎性细胞因子分泌水平的影响

目的:了解caspase-11非经典炎症小体对问号钩端螺旋体(钩体)诱导J774A.1细胞分泌炎性细胞因子的影响。方法:采用钩体56601株感染小鼠单核-巨噬细胞株(J774A.1)建立细胞模型,应用real-time RT-PCR检测J774A.1细胞caspase-11、IL-1β、IL-1α和IL-18 mRNA水平,采用ELISA定量检测J774A.1细胞上清液中caspase-11、IL-1β、IL-1α和IL-18水平。结果:Real-time RT-PCR检测结果显示,钩体感染J774A.1细胞1、2、4、8、12和24 h后,caspase-11 mRNA水平分别为未感染细胞的5.12、14.21、8.94、14.06、18.58和0.93倍,caspase-11阻断后分别下降至0.10、0.07、0.10、0.09、0.07和0.45倍( P<0.05);钩体感染后,IL-1β、IL-1α和IL-18 mRNA水平均显著上调,caspase-11阻断后IL-1β mRNA水平分别下降至0.05、0.03、0.02、0.05、0.06和0.02倍( P<0.05);IL-1α mRNA分别下降至0.14、0.07、0.15、0.10、0.03和0.06倍( P<0.05);IL-18 mRNA分别下降至0.08、0.10、0.16、0.18、0.10和0.07倍( P<0.05)。ELISA检测结果显示,钩体感染J774A.1细胞后细胞上清液中caspase-11、IL-1β、IL-1α和IL-18水平均显著上调,caspase-11阻断后caspase-11分别下降至43.07、41.64、51.96、86.56、105.36和129.95 pg/ml( P<0.05);IL-1β分别下降至15.01、14.19、68.02、31.20、173.13和104.98 pg/ml( P<0.05);IL-1α分别下降至12.14、15.40、38.01、21.97、24.48和27.09 pg/ml( P<0.05);IL-18分别下降至96.27、102.21、85.34、116.28、155.36和114.03 pg/ml( P<0.05)。 结论:Caspase-11非经典炎症小体参与介导问号钩体诱导小鼠单核-巨噬细胞IL-1β、IL-1α和IL-18的分泌。     

问号钩端螺旋体MazF蛋白对巨噬细胞的毒性作用分析

目的了解问号钩端螺旋体（简称钩体） MazEF毒素-抗毒素系统中MazF蛋白对巨噬细胞的细胞毒性及其机制。方法采用原核表达系统表达问号钩体赖型赖株MazEF毒素-抗毒素系统中的MazE和MazF蛋白（ rMazE和rMazF ）。采用DNA和RNA降解试验确定rMazF的DNA或RNA酶活性以及rMazE抑制rMazF酶活性的作用。采用实时荧光定量RT-PCT、Western blot 和激光共聚焦显微镜法,分别检测问号钩体赖株感染THP-1单核细胞时mazE和mazF基因转录、表达及分泌情况。采用CCK-8法和流式细胞术检测mazF基因产物对THP-1细胞的细胞毒性及死亡方式。结果 rMazF能水解问号钩体赖株和 THP-1细胞的RNA,但无DNA酶活性, rMazE 能抑制rMazF的RNA酶活性。感染THP-1细胞后,mazE-mRNA和mazF-mRNA及MazE和MazF蛋白表达水平显著升高,但仅有MazF蛋白外分泌。 mazF 基因产物对 THP-1细胞有细胞毒性并引起细胞坏死。结论MazEF毒素-抗毒素系统中具有RNA酶活性的MazF蛋白是问号钩体的毒力因子,可引起感染的巨噬细胞坏死。     

问号钩端螺旋体鞘磷脂酶类溶血素基因功能分析及其感染细胞后转录水平变化

目的 了解问号钩端螺旋体(简称钩体)鞘磷脂酶类溶血素基因sph1～sph4产物溶血活性及其感染细胞后转录水平的变化.方法 以致病性问号钩体黄疸出血群赖型赖株、波摩那群波摩那型罗株和非致病性双曲钩体三宝垄群Patoc型Patoc Ⅰ株基因组DNA为模板,采用PCR扩增全长sph1～spl4基因片段,扩增产物T-A克隆后测序.构建sph1～sph4基因原核表达系统,采用SDS-PAGE检测目的 重组蛋白rSph1～rSph4的表达情况,Ni-NTA亲和层析柱提纯rSph1～rSpM.采用绵羊血平板对rSph1～rSph4溶血活性进行鉴定,实时荧光定量RT-PCR检测问号钩体赖株感染J774A.1细胞前后sph1～sph4基因转录水平的变化.结果 问号钩体赖株和罗株基因组DNA中均能扩增sph1～sph4基因,双曲钩体Patoc Ⅰ株则否.与报道的相应基因序列比较,所克隆的sph1～sph4基因核苷酸序列相似性均为100%.所构建的原核表达系统能分别表达目的蕈组蛋白rSph1～rSph4.rSph1～rSph4均有溶血活性,其中以rSph2溶血活性最强.问号钩体赖株感染J774A.1细胞后,sph1～sph4基因转录水平均上调,其中sph2和sph4基因mRNA水平上调更为明显.结论 sph1～sph4基因仅存在于致病性问号钩体中,其表达产物有溶血活性.问号钩体赖株感染细胞后sph1～sph4基因转录水平的上调,提示此类鞘磷脂酶类溶血素可能在问号钩体感染宿主过程中有重要作用.     

In vitro association of leptospires with host cells.

Interactions of Leptospira interrogans with cultured endothelial and kidney epithelial cells were assayed by examining (i) cytoadherence of intrinsically radiolabeled leptospires to eucaryotic cell monolayers and (ii) penetration of leptospires through cell monolayers grown on polycarbonate filters in chemotaxis chambers. L. interrogans serovars attached to cultured cells in a dose- and time-dependent manner. Adherence was diminished following pretreatment of organisms with proteases, rabbit immune serum, or heat. When observed by scanning electron microscopy, most leptospires attached by both ends, rather than just one tip like Treponema pallidum. In penetration assays, 9.7% of added L. interrogans migrated through the monolayer-filter barrier, while only 0.3% of L. biflexa penetrated in the same time interval. Transmission electron microscopy revealed that organisms entered the host cell cytoplasm. These in vitro results indicate that leptospires have an invasive capacity that may be related to pathogenicity in vivo and suggest that further investigation of interactions with host cells may enhance knowledge of leptospiral virulence.     

LipL21 is a novel surface-exposed lipoprotein of pathogenic Leptospira species

Leptospira is the etiologic agent of leptospirosis, a bacterial zoonosis distributed worldwide. Leptospiral lipopolysaccharide is a protective immunogen, but the extensive serological diversity of leptospires has inspired a search for conserved outer membrane proteins (OMPs) that may stimulate heterologous immunity. Previously, a global analysis of leptospiral OMPs (P. A. Cullen, S. J. Cordwell, D. M. Bulach, D. A. Haake, and B. Adler, Infect. Immun. 70:2311-2318, 2002) identified pL21, a novel 21-kDa protein that is the second most abundant constituent of the Leptospira interrogans serovar Lai outer membrane proteome. In this study, we identified the gene encoding pL21 and found it to encode a putative lipoprotein; accordingly, the protein was renamed LipL21. Southern hybridization analysis revealed the presence of lipL21 in all of the pathogenic species but in none of the saprophytic species examined. Alignment of the LipL21 sequence from six strains of Leptospira revealed 96 to 100% identity. When specific polyclonal antisera to recombinant LipL21 were used, LipL21 was isolated together with other known leptospiral OMPs by both Triton X-114 extraction and sucrose density gradient membrane fractionation. All nine strains of pathogenic leptospires investigated by Western blotting, whether culture attenuated or virulent, were found to express LipL21. In contrast, the expression of LipL21 or an antigenically related protein could not be detected in nonpathogenic L. biflexa. Infected hamster sera and two of eight human leptospirosis sera tested were found to react with recombinant LipL21. Native LipL21 was found to incorporate tritiated palmitic acid, consistent with the prediction of a lipoprotein signal peptidase cleavage site. Biotinylation of the leptospiral surface resulted in selective labeling of LipL21 and the previously known OMPs LipL32 and LipL41. These findings show that LipL21 is a surface-exposed, abundant outer membrane lipoprotein that is expressed during infection and conserved among pathogenic Leptospira species.     

问号钩端螺旋体毒力相关蛋白InvA转录和表达特征的研究

目的 确定我国不同基因种问号钩端螺旋体(简称钩体)参考标准株携带毒力相关基因invA的情况,了解问号钩体赖株感染细胞前后invA基因转录和表达水平的变化.方法 采用PCR检测4个不同基因种问号钩体株及双曲钩体Patoc Ⅰ株invA基因.克隆问号钩体全长invA基因并测序,构建问号钩体黄疸出血群赖型赖株invA基因原核表达系统.Ni-NTA亲和层析法提纯目的重组蛋白rlnvA后免疫家兔获得抗血清,免疫双扩散法检测其效价.建立问号钩体赖株感染人胚肾上皮细胞HEK293模型,采用荧光定量RT-PCR和Western blot分别检测问号钩体赖株感染HEK293细胞前后invA基因的转录和表达水平的变化.结果 4个不同基因种的问号钩体株均含有invA基因,双曲钩体Patoc Ⅰ株则否.4株不同基因种的问号钩体invA基因核苷酸和氨基酸序列相似性分别为99.33%～100%和98.66%～100%.所构建的原核表达系统能有效地表达rInvA.rInvA兔抗血清免疫双扩效价为1:16.问号钩体赖株感染HEK293细胞30 min以后可大量黏附于细胞表面.问号钩体赖株感染HEK293细胞30 min时,invA基因mRNA水平明显上调,45 min时达到峰值,然后逐渐下降.问号钩体赖株感染HEK293细胞后45 min和60 min时可检出InvA蛋白,感染前及感染90 min以后检测结果均为阴性.结论 invA基因是致病性问号钩体所特有的基因.invA基因具有宿主细胞接触式表达及瞬时表达的特点,与问号钩体侵入宿主细胞密切相关.     

LfhA, a novel factor H-binding protein of Leptospira interrogans

The early phase of leptospiral infection is characterized by the presence of live organisms in the blood. Pathogenic Leptospira interrogans is resistant to the alternative pathway of complement mediated-killing, while nonpathogenic members of the genus are not. Consistent with that observation, only pathogenic leptospires bound factor H, a host fluid-phase regulator of the alternative complement pathway. Ligand affinity blot analyses revealed that pathogenic L. interrogans produces at least two factor H-binding proteins. Through screening of a lambda phage expression library, we identified one of these as the novel membrane protein LfhA. Ligand affinity assays and surface plasmon resonance analyses of recombinant LfhA revealed specific binding of both factor H and factor H-related protein 1. Serological examination of infected humans and horses demonstrated that LfhA is expressed by L. interrogans during mammalian infection. LfhA may therefore contribute to the resistance of pathogenic leptospires to complement-mediated killing during leptospiremic phases of the disease.