鼠疫耶尔森氏菌感染与天然免疫系统RIG-I样受体信号通路的关系研究

Yersinia pestis, the etiological agent of plague, is able to strongly inhibit the host immune response at the early stage of infection, thereby survives and replicates in host macrophages and then disseminates into other tissues, which often leads to the lethal system infection. RIG-I like receptors (RLRs) are one type of pattern recognition receptors (PRRs) that recognize the pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) from the microbial pathogens. RLRs are known to be responsible for sensing of RNA ligands from viruses and play critical roles in the host antivirus immunity. In our transcriptomics study of the human monocytes exposured to Y. pestis infection, we found that the expression of many genes involved in signal transductions of RLR pathway changed dramatically, indicating that this pathway is involved in the pathogenesis of Y. pestis. However, the role of RLR pathway in bacterial infections is far from clearness, and nothing has been reported on Y. pestis infection in this aspect. In this project, we aim to investigate the roles of host RLR signaling pathway during Y. pestis infection. First, we plan to determine the susceptibility of mice with deletion of MAVS, an important adaptor of RLR signaling pathway, to Y. pestis infection. Then, we will further investigate the molecule mechanisms involved in the response of RLR signaling pathway to Y. pestis exposure. Results of this project will provide us new insights into the interactions between Y. pestis and host innate immunity, and will be helpful for understanding RLR pathway in bacterial infections.

鼠疫菌感染早期能强烈抑制宿主的免疫响应，在巨噬细胞内生存并且大量繁殖，继而扩散引起系统性感染。RIG-I样受体是天然免疫系统识别病原相关分子模式（PAMPs）的模式识别受体（PRRs），能识别胞浆病毒的RNA，是重要的抗病毒免疫机制。我们研究人单核细胞感染鼠疫菌后的转录组学发现，RIG-I样受体及其信号通路的关键分子表达水平发生显著变化，说明该通路可能参与鼠疫菌的致病过程。目前国内外关于RIG-I样受体通路在细菌感染中的作用研究很不清楚，关于鼠疫菌感染与该通路的关系更是未见任何报道。本研究旨在揭示鼠疫菌易感性与RIG-I样受体通路的关系，采用RIG-I样受体信号通路缺失的基因敲除小鼠在细胞和动物水平上研究鼠疫菌易感性的变化，并深入探讨内在的分子机制。本研究将对鼠疫菌与宿主天然免疫的相互作用获得全新的认识，为深入认识RIG-I样受体信号通路在抗细菌感染中的作用提供数据支持。

RIG-I样受体是天然免疫系统识别病原相关分子模式（PAMPs）的模式识别受体（PRRs），能识别胞浆病毒的RNA，是重要的抗病毒免疫机制。我们研究人单核细胞感染鼠疫菌后的转录组学发现，RIG-I样受体及其信号通路的关键分子表达水平发生显著变化，提示该通路可能参与鼠疫菌的致病过程。目前国内外关于RIG-I通路在细菌感染中发挥的作用尚不清楚，鼠疫菌感染与该通路的关系也未见任何报道。本课题首先通过qRT-PCR分析RLR通路重要分子在鼠疫菌感染后的表达水平，进一步验证了我们前期转录组学研究的发现：鼠疫菌感染确实引起RLR通路多个关键基因表达的显著波动。动物感染实验研究发现，在腺鼠疫模型和肺鼠疫模型中，RLR信号通路缺失的Mavs-/-小鼠感染鼠疫菌后肺组织病变显著轻于野生型小鼠，且存活时间延长、死亡率下降。同时细胞感染实验显示Mavs-/-的BMDM细胞清除细胞内鼠疫菌的能力显著增加，说明在天然免疫抗病毒感染中发挥重要作用的RLR通路缺失的小鼠对鼠疫菌感染的抵抗能力反而增加。用灭活菌、活菌、菌体成分刺激BMDM细胞，分析RLR通路的变化，发现鼠疫菌激活该通路的能力与细菌的死、活没有关系，提示是鼠疫菌中的某些组分，如LPS等导致RLR通路的激活。鼠疫菌感染BMDM细胞后的免疫印迹实验证实，感染鼠疫后RLR通路下游转录调控因子IRF3的入核和磷酸化明显增加，直接证实鼠疫菌感染巨噬细胞导致细胞内RLR通路激活，引发下游的IRF3激活。本课题首次利用基因敲除小鼠深入研究RLR信号通路与鼠疫菌易感性之间的关系，发现RLR通路对抗病毒活性十分重要，却不利于宿主对抗鼠疫菌感染，可能与IFN-在抗感染免疫中所发挥的调节作用的多样性有关。综上所述，本研究对鼠疫菌与宿主天然免疫RLR通路的相互作用获了得全新的认识，为深入认识RIG-I样受体信号通路在抗其他细菌感染中发挥的作用提供数据支持。