马尔尼菲蓝状菌通过调节精氨酸代谢诱导巨噬细胞极化的机制

Talaromyces marneffei (TM) survive　in the host macrophage and cause invasive infection depending on both pathogen virulence and host immune competence. Our previous research showed that monocyte/macrophage presented as M2 type predominant in skin lesions of human infection and internal organ tissues of mouse infection, as well as increased activity of arginase．However, the mechanism of TM modulate macrophage polarization　remain　unknown．We hypothesis　that　TM　induce　macrophage　polarization　through　regulation metabolic pathway of L-arginine. This research aim to regulate metabolic pathway of L-arginine within TM or macrophage via knock down arginine gene of TM or macrophage， as well as arginase inhibitor is applied or L-arginine is supplemented. Under the condition of arginase inhibition or activation, morphology of TM cells will be assessed, as well as activity of arginase and iNOS, NO production, cytokine secretion and cell polarization of macrophage will be detected after infection by TM. Furthermore, the virulence of TM and the development of macrophage polarization in the host will be assessed by mouse infection model. We are trying to explore the mechanism of TM regulate metabolic pathway of L-arginine and modulate macrophage polarization, and we expect to find clues for pathogenesis of TM infection and therapy in the future.

马尔尼菲蓝状菌（TM）能在宿主的巨噬细胞内存活并导致侵袭感染，侵袭感染程度取决于病原菌的毒力和宿主的免疫状态。我们前期的研究发现人感染ＴＭ的皮损组织和小鼠感染TM的内脏组织中单核／巨噬细胞以M2型占优势，而且精氨酸酶表达增强。ＴＭ如何影响巨噬细胞的极化机制尚未明确。假设ＴＭ通过调节细胞内L-精氨酸代谢通路诱导巨噬细胞极化。本研究拟通过沉默TM和巨噬细胞精氨酸酶基因，以及使用精氨酸酶抑制剂或L-精氨酸，调控TM和巨噬细胞精氨酸代谢通路。在抑制或增强精氨酸酶活性情况下，评价TM细胞形态学变化、体外TM感染后巨噬细胞精氨酸酶及一氧化氮合酶活性、一氧化氮生成、细胞因子分泌和细胞极化情况，构建小鼠感染TM模型评估精氨酸酶代谢通路对TM致病力的影响以及巨噬细胞体内极化过程。从分子、细胞和动物水平，系统揭示TM调节巨噬细胞L-精氨酸代谢以及驱动巨噬细胞极化的机制，为TM感染的发病机制和治疗提供思路。

马尔尼菲蓝状菌(TM)能在宿主的巨噬细胞内存活并导致侵袭性感染，常用的抗真菌药物难以彻底杀灭在巨噬细胞内寄存的TM。我们前期的研究发现人感染ＴＭ的皮损组织和小鼠感染ＴＭ的内脏组织中单核／巨噬细胞以Ｍ２型占优势，而且精氨酸酶表达增强。为进一步阐明TM对巨噬细胞极化的调控机制，本研究建立TM与巨噬细胞共培养体系，检测共培养后巨噬细胞iNOS、Arg1、CD86、IL-4R的蛋白表达、精氨酸酶活性、NO的含量以及CD86、CD206的荧光表达强度。研究发现TM通过升高巨噬细胞的精氨酸酶活性，以减少NO的合成并诱导巨噬细胞向M2型极化，以逃避巨噬细胞的氧化杀伤，促使自身在宿主体内的持续感染；精氨酸酶抑制剂nor-NOHA可以降低TM诱导的高精氨酸酶活性，增加巨噬细胞的NO产量，增强巨噬细胞杀伤TM的能力；精氨酸酶抑制剂nor-NOHA对TM的生长有抑制作用。进一步研究我们发现巨噬细胞被TM感染后CD86表达下降，随着感染时间的延长，逐渐出现M1型巨噬细胞极化不足； TM在与巨噬细胞的接触过程中摄取或吸附巨噬细胞产生的CD86，从而导致巨噬细胞CD86的消耗。基于TM能结合CD86蛋白这一有趣的发现，我们构建慢病毒介导的CD86表达载体（LV-CD86）转染THP-1细胞，探究CD86过表达THP-1巨噬细胞在对抗TM感染中作用。在抵抗TM感染中，LV-CD86载体质粒能持续增强THP-1巨噬细胞CD86的表达；此外，过表达CD86增强THP-1巨噬细胞吞噬抵抗TM的能力。TM对巨噬细胞精氨酸酶通路的调控以及CD86蛋白表达的调控可以成为TM感染的潜在治疗靶点，为TM感染治疗提供新的思路。