儿茶酚胺类激素对猪胸膜肺炎放线杆菌生长调控的机制研究

Pathogenic bacteria can actively respond to host stress hormones (catecholamines), thereby regulate their growth, metabolism, virulence characters and other behaviors. This phenomenon provides new explanations of the fact that stress can influence the occurence and development of infectious disease, and is also an important aspect contributing to bacterial pathogenesis. Actinobacillus pleuropneumoniae is an important swine respiratory pathogen. In our previous study, it has been confirmed that in A. pleuropneumoniae, catecholamines can regulate a great number of genes. Furthermore, catecholamines can stimulate A. pleuropneumoniae growth under iron-restricted condition. Based on these findings, this project plans to further confirm the effect of catecholamines on A. pleuropneumoniae growth, and investigate the regulation mechanism of this effect from two aspects: the receptor mediated signalling pathway and the iron metabolism regulation. This study try to investigate the interaction mechanism between bacteria and its host from the perspective of the effects of molecules secreted by host (hormones) on bacteria. The results will has important theoretical and practical significance in the identification of mechanism and the discovery of new prevention strategy of infectious disease caused by A. pleuropneumoniae and other pathogenic bacteria.

病原菌能主动响应宿主的儿茶酚胺类应激激素，从而调节自身的生长、代谢和毒力等行为，这种现象成为了应激能影响感染性疾病发生与发展的一种新的机制，也是病原菌重要的致病机理之一。胸膜肺炎放线杆菌(APP)是一种猪的重要呼吸道病原菌，我们的前期研究发现儿茶酚胺类激素可以调控APP大量基因的表达，并在铁限制条件下促进APP的生长。本项目拟进一步证实儿茶酚胺类激素对APP生长的调控作用，并从APP的儿茶酚胺类激素受体信号通路和铁的利用调控两个方面探索解析儿茶酚胺类激素促进APP生长的分子机制。本研究从宿主分泌的激素小分子对病原菌的作用这一视觉来研究病原菌与宿主的相互作用机制，研究结果对APP和其它病原菌引起的传染病的发病机制和新型防控策略的研究都具有重要的理论和现实意义。

微生物能够感应宿主的应激激素，将其作为一种环境信号，调节自身的生长和毒力等行为，进而影响疾病的发生发展过程，这种现象成为了应激能影响感染性疾病发生与发展的一种新的机制，也是病原菌重要的致病机理之一。本人前期的研究发现儿茶酚胺类激素能够广泛调控猪的重要呼吸道病原菌胸膜肺炎放线杆菌（Actinobacillus pleuropneumoniae，APP）基因的表达，并通过表型检测验证了激素对APP一些感染相关特征的调节，同时发现激素在铁限制条件下促进APP的生长，这些结果说明APP能主动响应宿主的儿茶酚胺类激素。本研究从铁利用假说和激素受体假说两个方向探索了儿茶酚胺类激素对APP生长的调节及作用机制。研究结果发现儿茶酚胺类激素能够在添加血清或转铁蛋白的人工培养基中促进APP的生长，这种作用与细菌的接种浓度以及血清或转铁蛋白的浓度相关。进一步研究说明其机制与已知的细菌激素受体QseC和高等生物的激素受体无关，而是通过铁的摄取和代谢过程完成的，即血清或转铁蛋白能够对APP造成铁限制的环境，此时APP的多种铁摄取系统上调表达，而激素则解除了这种铁限制环境，使得铁的摄取系统在添加激素后下调表达，并验证了APP的TonB2铁摄取系统参与了激素对APP的促生长作用。研究中还发现APP中同时存在铁摄取利用机制和激素受体介导的信号传导通路对儿茶酚胺类激素进行感应，从而调节自身的各种行为。这些研究结果为APP和其它病原菌引起的传染病的发病机制提供了新的理论依据，为抗微生物药物新型靶标的发现奠定了基础，对传染病新型防控策略的研究具有重要意义。.本研究发表相关SCI收录研究论文2篇，获得湖北省科技进步一等奖1项，参加了国内外相关学术会议2次，培养了毕业研究生4名，在读研究生2名。