肺炎链球菌感染巨噬细胞诱导IL-1α的成熟与分泌机制研究

Streptococcus pneumoniae (SP) is a leading cause of pneumonia, meningitis and septicemia, it is responsible for significant mortality and morbidity worldwide. Due to the incidence of drug-resistant strains and an increase in the number of immunocompromised patients, it is increasingly important to understand the pathogenic processes and host immune responses to pneumococcal diseases. Pneumolysin (PLY) is one of the critical virulence factors of SP. We have previously reported that several proinflammatory cytokines, including IL-1α, are induced in SP infected macrophages in a PLY-dependent manner, but the detailed mechanisms remain unclear. In this study, we try to use the mouse Peritoneal Exudate Cells (PECs), infected by SP wide type and Δply strain to clarify the mechanism of PLY induced IL-1α secretion. We first examine the different roles of PLY in the IL-1α gene expression, maturation and secretion through ELISA、Western-blot and Realtime RT-PCR. Next, we use Cytochalasin B to check the involvement of phagocytosis of PECs in PLY induced IL-1α secretion. Furthermore, we will detect the degradation of the Calpain substrate α-fodrin and using inhibitors for Calpain, in order to underline the role of Calpain in IL-1α maturation and secretion. Lastly, we will try to detect the intracellular calcium concentration and try to bridge up the relationships among PLY, Calpain and IL-1α maturation. This study will help to further understand the role of PLY in innate immune response in pneumococcal diseases, and will provide indications to the development of novel therapeutic modalities and effective vaccines.

肺炎链球菌(SP)感染可引起肺炎、脑膜炎和败血症等，在世界范围广泛流行。为研制更好的治疗方案、药物及疫苗，阐明SP致病及宿主免疫应答机理尤为重要。肺炎链球菌溶血素(PLY)是该菌的主要致病因子之一，我们研究发现SP感染巨噬细胞诱导的IL-1α等细胞因子的分泌依赖于PLY，但是其具体的机理尚不清楚。本研究拟用SP野生型与Δply菌株感染小鼠腹腔渗出细胞(PEC)模型，通过ELISA、Western-blot和荧光定量PCR分析PLY在IL-1α表达、成熟与分泌不同阶段的作用。用细胞松弛素研究巨噬细胞吞噬作用对IL-1α分泌的影响。检测钙蛋白酶的底物α-fodrin的降解及使用相关抑制剂研究钙蛋白酶在IL-1α成熟中的作用；检测细胞内钙离子浓度的变化及用钙离子载体等，阐明PLY诱导巨噬细胞IL-1α成熟及分泌的分子机制。为PLY作为抗原蛋白研制疫苗及治疗相关疾病的药物靶标筛选提供理论基础。

肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae，SP)感染可引起细菌性肺炎、中耳炎、脑膜炎、败血症等。肺炎链球菌溶血素（Pneumolysin，PLY）是该菌的主要致病因子之一。PLY在肺炎链球菌感染宿主中具有“双刃剑”的作用，PLY具有广泛的细胞毒性，但同时能激活宿主的天然免疫应答系统产生炎症细胞因子，诱导机体产生免疫应答。为阐明肺炎链球菌感染巨噬细胞中PLY诱导IL-1α成熟与分泌的分子机制，本项目首先研究分析PLY在IL-1α转录表达与成熟不同阶段的作用；其次研究炎症小体及巨噬细胞的吞噬作用等是否参与IL-1α的成熟与分泌过程；进一步研究分析钙蛋白酶Calpain的活化及细胞内钙离子浓度的变化等是否对IL-1α的成熟与分泌有重要作用。研究结果表明在肺炎链球菌感染巨噬细胞中，PLY不参与IL-1α的转录和表达过程，但是对IL-1α的成熟与分泌具有重要作用。PLY通过引起细胞内钙离子浓度增加，活化Calpain，进而诱导IL-1α的成熟与分泌。巨噬细胞的吞噬作用对以上过程有重要作用，但是PLY诱导的炎症小体的活化不参与IL-1α的成熟与分泌过程。. 本研究对肺炎链球菌感染巨噬细胞后诱导IL-1α成熟与分泌进行研究，阐明了PLY诱导IL-1α成熟与分泌的分子机制。该研究将有助于深入了解肺炎链球菌的致病机理及宿主的免疫应答，为PLY作为抗原蛋白研制疫苗及治疗该疾病的药物靶标筛选奠定基础，对该病的治疗及基因工程疫苗的研究提供基础和思路，为拓展炎症及感染性疾病的新干预途径提供理论依据。项目负责人在项目执行期间发表中文核心期刊及以上学术论文共10篇，其中SCI收录论文3篇，超额完成了项目预期目标。