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.     

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.     

钩端螺旋体毒性蛋白VapC核酸酶活性及其对宿主细胞毒性作用的研究

目的 了解钩端螺旋体毒素-抗毒素系统中毒性蛋白VapC的功能及其对宿主细胞的毒性作用.方法 以致病性问号钩体黄疸出血群赖型赖株基因组DNA为模板,采用PCR扩增全长vapB、vapC、vapBC基因并构建其原核表达系统.采用SDS-PAGE检测目的重组蛋白rVapB和rVapC 表达情况,Ni-NTA亲和层析柱提纯rVapB和rVapC.检测rVapB和rVapC有无水解问号钩体赖株及THP-1细胞DNA或RNA活性.分别采用实时荧光定量PCR和Western blot试验,检测问号钩体赖株感染THP-1细胞前后vapB和vapC基因转录及表达水平的变化.构建vapB和vapC基因真核表达载体并转染细胞,采用CCK-8试剂检测VapB和VapC蛋白对细胞活性的影响.结果 所克隆的vapB和vapC基因核苷酸及氨基酸序列与文献报道完全相同.所构建的原核表达系统能分别表达rVapB 和rVapC.rVapC可水解RNA,但不水解DNA.问号钩体赖株感染THP-1细胞后,vapB和vapC基因 转录及表达水平均显著上调,部分毒性蛋白VapC外分泌.转染vapC基因的人肾小管上皮细胞HEK293大量死亡.结论 问号钩体赖株VapC蛋白为RNA酶,可在感染宿主细胞过程中外分泌并对细胞有明显毒性.     

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.     

钩端螺旋体vwA1和vwA2基因原核表达产物功能的初步研究

目的 构建致病性问号钩端螺旋体(简称钩体)黄疸出血群赖型赖株vwA1和vwA2基因原核表达系统,初步了解目的重组表达产物rVwA1和rVwA2与血小板性出血相关性.方法 采用高保真PCR扩增问号钩体赖株vwA1和vwA2基因并测序,常规方法构建vwA1和vwA2基因原核表达系统.采用SDS-PAGE联合Bio-Rad凝胶图像分析系统检查rVwA1和rVwA2表达情况及其可溶性,Ni-NTA亲和层析柱提纯rVwA1和rVwA2.采用实时荧光定量RT-PCR检测问号钩体赖株感染人脐静脉内皮细胞株HUVEC前后vwAl-mRNA和vwA2-mRNA水平变化.采用流式细胞术检测rVwA1与人血小板膜糖蛋白结合能力.采用酶切试验及SDS-PAGE观察人血管性血友病因子裂解酶ADAMTS13水解rVwA2的情况.结果 所克隆的钩体vwA1和vwA2基因与报道的相应基因比较,其核苷酸和氨基酸序列相似性均为100％.所构建的vwA1和vwA2基因原核表达系统能分别表达可溶性rVwA1和rVwA2.问号钩体赖株感染HUVEC 8 h后,钩体vwAl-mRNA和vwA2-mRNA水平均显著上调(P＜0.05).流式细胞术检测结果显示,钩体rVwA1与人血小板结合率为60.8％.人ADAMTS13可水解重组人vWF-A2( rhvWF-A2),但不能水解钩体rVwA2.结论 vwA1和vwA2基因可能在钩体感染中发挥作用,其中vwA1基因产物功能与钩体病出血密切相关.     

问号钩端螺旋体内化过程中细胞内游离Ca2+水平变化及细胞凋亡

目的建立观察问号钩端螺旋体(简称钩体)黏附的双荧光染色法,探讨不同毒力钩体对细胞内游离Ca2+水平及细胞凋亡的影响.方法以问号钩体黄疸出血群赖型56601株和双曲钩体三堡垄群patoc型PatocⅠ株抗血清为一抗、羊抗兔IgG荧光素F(ab)2和罗丹明F(ab)2片段为二抗的双荧光染色法,分别检测56601株和PatocⅠ株钩体对Vero、J774A.1细胞的黏附作用.采用fluo-3/AM胞内Ca2+特异荧光标记激光共聚焦技术,检测问号钩体56601株和波摩那群波摩那型56608株、双曲钩体PatocⅠ株作用的J774A.1细胞胞内游离Ca2+水平的变化.采用FITC-annexinⅤ/PI荧光标记流式细胞术,检测紫外线灭活前后的56601株钩体诱导Vero和J774A.1细胞凋亡的情况.结果所建立的双荧光染色法能清晰地观察到强毒力的56601株钩体对Vero和J774A.1细胞的黏附,无毒力的PatocⅠ株钩体则否.正常J774A.1细胞胞内游离Ca2+基础值为(105.0±7.0)%,PatocⅠ株钩体作用细胞的荧光强度变化百分数一直波动于(102.2±5.2)%.56601株钩体感染J774A.1细胞胞内游离Ca2+浓度迅速增高,呈现为双峰型曲线,其荧光强度变化百分数分别为(747.5±35.7)%和(804.6±40.8)%.56608株钩体感染J774A.1细胞胞内游离Ca2+浓度呈现为缓慢的单一坡型升高,其最大荧光强度变化百分数为(402.4±23.6)%,明显小于56601株钩体,差异有统计学意义(P<0.01).紫外线灭活前后56601株钩体作用Vero细胞的凋亡率分别为84.5%和78.2%,J774A.1细胞凋亡率分别为34.5%和30.9%.结论所建立的双荧光染色法可用于观察钩体的黏附.细胞胞内游离Ca2+水平与所感染的钩体菌株毒力成正相关.有毒力的钩体接触细胞时即可诱导凋亡发生,启动细胞凋亡信号通路的配体分子可能位于钩体表面.     

问号钩端螺旋体ompA基因分析及其重组表达产物的免疫学鉴定

目的 了解我国15群15株问号钩端螺旋体(简称问号钩体)参考标准株携带ompA基因情况,重组表达OmpA(rOmpA)并鉴定rOmpA的免疫原性和免疫保护性.方法 采用酚-氯仿法提取问号钩体基因组DNA,PCR扩增全长ompA基因,T-A克隆后测序.构建问号钩体黄疸出血群赖型56601株ompA基因的原核表达系统,采用SDS-PAGE及Bio-Rad凝胶}冬{像分析系统检测rOmpA表达情况及其产鼍.rOmpA免疫家兔以获得抗血清,采用免疫扩散试验检测抗血清效价.采用Western blot检测rOmpA与其抗血清和问号钩体56601株全菌抗血清的免疫反应性,显微镜凝集试验(MAT)检测rOmpA抗血清对15株问号钩体的交叉凝集情况.分别采用问号钩体黏附J774A.1细胞模型和豚鼠感染模型,了解rOmpA兔抗血清黏附阻断及rOmpA免疫保护作用.结果 15株问号钩体均含有序列保守的ompA基因,双曲钩体Patocl株则否.rOmpA表达量约占细菌总蛋白的20%.rOmpA能诱导家兔产生抗体,其抗血清免疫扩散效价为1:4.兔抗血清及问号钩体56601株全菌抗血清均能与rOmpA产生阳性Western blot信号.rOmpA抗血清对15株问号钩体的MAT效价为1:20～1:320.1:10～1:160稀释的rOmpA抗血清均能阻断问号钩体黏附J774A.1细胞,100μg和200μg rOmpA对豚鼠的免疫保护率分别为50.0%和75.0%.结论 ompA基因仅存在于不同血清群致病性问号钩体基因组中.rOmpA具有较好的抗原性,多种免疫学方法 检测显示,有可能作为通用型问号钩体基因上程疫苗的候选抗原.     

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.     

感染人单核细胞THP-1前后钩端螺旋体外膜蛋白抗原表达差异性

目的 了解感染人单核细胞THP-1前后钩端螺旋体(简称钩体)外膜蛋白表达变化,为选择钩体基因工程疫苗候选抗原提供依据.方法 采用Triton X-114法提取感染THP-1细胞前后问号钩体黄疸出血群赖型赖株外膜蛋白.采用双向电泳技术分离钩体外膜蛋白,银染色法检测感染前后钩体外膜蛋白表达量及其差异.感染细胞后4个表达显著上调和4个表达显著下调的钩体蛋白点胰酶水解后,采用LC-MS/MS方法进行鉴定.应用生物信息学软件分析靶蛋白跨膜区和信号肽,采用实时荧光定量RT-PCR检测感染细胞前后靶基因mRNA水平变化.构建靶基因原核表达系统,采用钩体感染豚鼠模型了解重组靶蛋白的免疫保护作用.结果 感染THP-1细胞60 min后,问号钩体赖株外膜蛋白中Loa22、GroEL、F0F1 ATP合成酶α和β亚单位表达水平均显著升高(P＜0.05),FluB2、LigB、OmpA和OmpA家族蛋白表达显著下降(P＜0.05),实时荧光定量RT-PCR检测结果与之基本一致.生物信息学分析结果显示,上述8个外膜蛋白中,OmpA和OmpA家族蛋白为跨膜蛋白,其余均无跨膜结构,Loa22、LigB和OmpA家族蛋白含有信号肽.200 μg重组表达的靶蛋白 rLoa22或rGroEL对豚鼠的免疫保护率均为75.0％.结论 问号钩体赖株感染细胞时外膜蛋白表达谱可发生明显变化.感染后高表达的钩体外膜蛋白尤其是GroEL和Loa22,可作为钩体基因工程疫苗侯选抗原.     

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.     

问号钩端螺旋体侵入单核-巨噬细胞方式及其吞噬泡形成差异性研究

目的 探讨问号钩端螺旋体(简称钩体)侵入人或鼠单核-巨噬细胞方式及其吞噬泡形成差异性.方法 采用透射电镜观察问号钩体黄疸出血群赖型赖株侵入小鼠单核-巨噬样细胞J774A.1和佛波酯(PMA)激活的人单核细胞THP-1后吞噬泡形成情况.采用免疫荧光联合激光共聚焦显微镜及荧光分光光度仪等方法,观察细胞内吞抑制剂单丹磺酰尸胺(MDC)、氧化酚砷(PAO)阻断及内吞相关网格蛋白抗体封闭前后,J774A.1细胞和PMA激活的THP-1细胞内问号钩体赖株数量的变化.结果 J774A.1细胞内问号钩体存在于吞噬泡内,THP-1细胞内问号钩体无吞噬泡膜包绕.MDC和PAO能以剂量依赖方式抑制J774A.1和THP-1细胞内吞问号钩体,其中10 μmol/L以上MDC和1 μmol/L以上PAO阻断的J774A.1和THP-1细胞内问号钩体数量明显少于未阻断细胞(P＜0.05).网格蛋白抗体封闭后,J774A.1和THP-1细胞内问号钩体数量也明显减少(P＜0.05).结论 问号钩体以网格蛋白依赖性内吞途径侵入人或鼠单核-巨噬细胞.人或鼠单核-巨噬细胞内问号钩体吞噬泡形成有明显差异,这可能是人或鼠感染问号钩体后发病情况不同的原因之一.     

Detection of leptospiral antibodies in animal sera by means of fractionated antigenic extracts

Sodium dodecyl sulphate extracts of the reference strains Mus 127, Castellón 3 and Arborea of the Ballum agglutinogenic serogroup of Leptospira interrogans (the species of pathogenic leptospira), of strain Patoc 1 of the saprophytic species of L. biflexa, and of strain 3055 of illini serotype, the sole representative of L. illini, were each fractionated by ultracentrifugation in a sucrose density gradient into 10 fractions. The fractions were tested by complement fixation and immunodiffusion against the sera of animals during the process of immunisation and during the course of naturally occurring infections. The fractions could be divided into three main pools of serological activity: pool I (fractions 1, 2 and 3), pool II (fractions 4, 5 and 6), pool III (fractions 7, 8 and 9). Pool I was species/genus specific; fraction 1 tended to be species specific while fraction 2 reacted with antisera to all strains whether pathogenic or saprophytic. Pool II was serogroup specific and reacted only with antisera to members of the same serogroup. Pool III was serotype (serovar) specific and revealed the identity of the infecting strain at an early stage of infection.     

Effect of heat or formalin treatment of leptospires on antibody response detected by immunoblotting.

Leptospira interrogans serovar icterohaemorrhagiae RGA (RGA), live or heated at 56 degrees C for 15 min or treated with Formalin, was injected into rabbits to prepare hyperimmune serum. The pathogens L. interrogans serovars icterohaemorrhagiae RGA, icterohaemorrhagiae 1, canicola Moulton, grippotyphosa Andaman, hardjo Hardjoprajitno, and pomona Pomona and the nonpathogen Leptospina biflexa serovar patoc Patoc 1 were processed for sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis, and after electrophoresis they were then transferred to nitrocellulose paper. Antiserum against RGA (live, heat killed, or Formalin killed) was used on one of each of the three blots. Formalin appeared to completely eliminate antibody response to antigens with the molecular weight of 14,000 to 20,000 (14K to 20K) but did expose an antigen at approximately 23K in the pathogens only. This same band had only slight reactivity when antiserum against heat-killed RGA was used. Heating also eliminated cross-reactivity in the 19K to 30K range and partially degraded bands in the 14K to 20K region so that one broad band rather than several discrete bands appeared. The three antiserum specimens cross-reacted with all of the serovars tested, but fewer antigens of grippotyphosa and hardjo reacted with the antisera. Against patoc, reactivity was limited primarily to the flagellar region. The most cross-reactivity was with the antiserum prepared by using live leptospires.     

Chemotaxis of leptospires to hemoglobin in relation to virulence.

A guinea pig-lethal line of Leptospira interrogans serovar copenhageni strain Shibaura, but not an avirulent line of the same strain, moved in larger numbers toward hemoglobin than toward distilled water (control) in a U-shaped polypropylene tube. L. interrogans serovar lai strains 017 and KH-1, which were also guinea pig lethal, showed a similar move to hemoglobin. No such move toward hemoglobin was shown by 14 avirulent strains of L. interrogans (with one exception) or any of the 8 strains of L. biflexa tested.     

Expression and characterization of an iron-regulated hemin-binding protein, HbpA, from Leptospira interrogans serovar Lai

In an earlier study, based on the ferric enterobactin receptor FepA of Escherichia coli, we identified and modeled a TonB-dependent outer membrane receptor protein (LB191) from the genome of Leptospira interrogans serovar Lai. Based on in silico analysis, we hypothesized that this protein was an iron-dependent hemin-binding protein. In this study, we provide experimental evidence to prove that this protein, termed HbpA (hemin-binding protein A), is indeed an iron-regulated hemin-binding protein. We cloned and expressed the full-length 81-kDa recombinant rHbpA protein and a truncated 55-kDa protein from L. interrogans serovar Lai, both of which bind hemin-agarose. Assay of hemin-associated peroxidase activity and spectrofluorimetric analysis provided confirmatory evidence of hemin binding by HbpA. Immunofluorescence studies by confocal microscopy and the microscopic agglutination test demonstrated the surface localization and the iron-regulated expression of HbpA in L. interrogans. Southern blot analysis confirmed our earlier observation that the hbpA gene was present only in some of the pathogenic serovars and was absent in Leptospira biflexa. Hemin-agarose affinity studies showed another hemin-binding protein with a molecular mass of approximately 44 kDa, whose expression was independent of iron levels. This protein was seen in several serovars, including nonpathogenic L. biflexa. Sequence analysis and immunoreactivity with specific antibodies showed this protein to be LipL41.