猪链球菌穿人血脑屏障的分子机制研究

Streptococcus suis infection in human is an important emerging infectious disease which had caused more than 200 cases of infection and nearly 50 cases death in two large outbreaks in China. Meningitis, the most clinical symptom of streptococcus suis infection, was developed through several steps of pathogen-host interactions. Among them, how to traverse the human blood-brain barrier (BBB) is the key step. However, the molecular mechanism of this key step is not well elucidated. Our previous researches demonstrated that streptococcus suis could paracellularly traverse across human BBB and some virulent determinants such as HP0272, HP1000 involved in this process. In this proposal, we plan to use the in vitro human BBB to study the molecular mechanisms involved in the traveral of streptococcus suis across human BBB through those virulent factors. The receptors to these factors, the signal pathway activated and the mechanism of regulating tight junction will be examined.We also plan to use the meningitis mouse model to study if S.suis could regulate the permeability of human BBB via the innate immunity. We hope this study might contribute to learn the mechanism of streptococcus suis meningitis and introduce some scientific data for the prevention and cure of streptococcus suis infection.

人感染猪链球菌是重要的新发传染病，近年来在我国两次爆发流行，造成200多人感染，50人死亡。脑膜炎是猪链球菌感染的主要临床症状，其致病过程是多步骤的病原与宿主相互作用的结果，而猪链球菌穿人血脑屏障过程是其中的关键环节。目前，猪链球菌穿人血脑屏障的分子机制还不清楚，我们在前期研究中发现猪链球菌能以细胞旁的方式穿过血脑屏障，并筛选出了多个影响猪链球菌穿血脑屏障能力的毒力因子，如HP0272，HP1000等。本项目拟通过建立的人血脑屏障体外模型，研究上述毒力因子在猪链球菌穿人血脑屏障过程中的分子机制，包括其与宿主结合的受体，激活的信号通路以及宿主细胞紧密连接结构改变的分子机制等。此外，本项目还拟通过建立的脑膜炎小鼠模型，探索猪链球菌是否通过激活天然免疫系统调节血脑屏障的通透性。我们相信本项目的研究有助于加深对猪链球菌致脑膜炎机制的认识，为人感染猪链球菌病的防治提供科学依据。

人感染猪链球菌是重要的新发传染病，近年来曾在我国两次爆发流行，造成200多人感染，50人死亡。脑膜炎是猪链球菌感染的主要临床症状，但其致病机制还不完全清楚。在病原与宿主多步骤的互作过程中，猪链球菌如何穿过血脑屏障是脑膜炎形成的关键环节。为了研究猪链球菌穿血脑屏障的细胞和分子机制，我们建立了人血脑屏障体外模型和猪链球菌脑膜炎小鼠感染模型。我们研究发现猪链球菌多个毒力因子如Fhb，MRP，Suilysin等以不同的机制介导猪链球菌以细胞旁的方式穿过血脑屏障。其中，Fhb与Gb3互作通过Rho/ROCK信号通路，激活MLC2，增加血脑屏障的通透性，有助于猪链球菌粘附和穿过血脑屏障；相比野生型小鼠，Gb3缺失小鼠显著降低猪链球菌脑膜炎的发生，提示Gb3是防治猪链球菌脑膜炎发生的潜在靶标。MRP能与纤维蛋白原（Fg）结合，增加猪链球菌粘附和穿过血脑屏障的能力。通过荧光黄透过体外血脑屏障和小鼠脑组织伊文思蓝渗透实验，我们发现MRP与Fg互作增加血脑屏障的通透性，而这种通透性的增加与p120-catenin的降解有关。亚裂解浓度的Suilysin能通过激活RhoA和Rac1 GTPase诱导脑微血管内皮细胞细胞骨架发生重塑，产生丝状伪足、片状伪足和应力纤维，这种细胞骨架重塑有助于猪链球菌穿过血脑屏障。此外，我们还发现suilysin可以通过TLR4-MyD88-p38 MAPK信号通路刺激宿主分泌细胞因子，产生炎症反应。总之，通过本项目的研究，我们加深了对猪链球菌致脑膜炎致病机制的认识，发现了许多防治猪链球菌脑膜炎的潜在靶标。