α7-nAChR介导尼古丁增强新生儿脑膜炎大肠杆菌及多形核粒细胞穿过血脑屏障的机制研究

细菌性脑膜炎是严重的危及生命的中枢神经系统感染性疾病，即使使用了抗生素治疗，其发生及死亡率仍然可高达25～35%，而幸存者中亦有高达50%留有神经及神经精神后遗症。因此研究这种疾病的发生机理是十分必要的。流行病学研究显示环境烟草烟雾暴露可以提高细菌性脑膜炎的患病风险。尼古丁是环境烟草烟雾的重要成份，α7-nAChR是尼古丁病理效应的关键因子，我们的前期研究表明尼古丁能增强新生儿脑膜炎大肠杆菌及多形核粒细胞穿过血脑屏障进入脑脊液的作用，但其作用机制不明。因此，本项目将从细胞（体外分离及培养人及小鼠脑微血管内皮细胞），组织器官（海马回切片）及整体水平（野生型及α7-nAChR基因敲除小鼠动物实验）等不同层面，采用组织细胞学、分子生物学、基因芯片等技术，探讨并揭示大肠杆菌脑膜炎时α7-nAChR是如何介导及调节尼古丁增强的细菌及多型核白细胞穿过血脑屏障作用，并为其防治提供重要的理论依据。

细菌性脑膜炎是严重的危及生命的中枢神经系统感染性疾病，即使使用了抗生素治疗，其发生及死亡率仍然可高达25-35%，而幸存者中亦有高达50%留有神经及神经精神后遗症。因此研究这种疾病的发生机理是十分必要的。流行病学研究显示环境烟草烟雾暴露可以提高细菌性脑膜炎的患病风险。尼古丁是环境烟草烟雾的重要成份，α7nAChR是尼古丁病理效应的关键因子，我们的前期研究表明尼古丁能增强新生儿脑膜炎大肠杆菌及多形核粒细胞（PMN）穿过血脑屏障（BBB）进入脑脊液的作用，但其作用机制不明。因此，本课题采用体外分离培养的α7nAChR基因敲除及野生型小鼠的脑微血管内皮细胞（BMEC）、基因敲除及野生型小鼠脑膜炎动物模型，运用组织细胞学、分子生物学等技术，从分子、组织细胞及整体水平等不同层面探讨了大肠杆菌脑膜炎时α7nAChR是如何介导及调节尼古丁增强细菌及多型核白细胞穿过血脑屏障的作用。体内及体外实验提示：大肠杆菌入侵及PMN穿过BBB的作用在α7nAChR基因敲除小鼠及BMEC组均明显降低；尼古丁的刺激效应亦因α7nAChR基因敲除及α7nAChR化学拮抗剂的应用而被阻断；大脑皮质中内皮细胞间紧密连接分子（occludin 及 ZO-1）的表达在感染大肠杆菌的野生型小鼠较基因敲除小鼠明显降低；海马齿状回的神经损伤在基因敲除组小鼠亦明显减轻；大肠杆菌脑膜炎小鼠脑脊液中前炎性细胞因子(IL-1b, IL-6, TNFa, MCP-1, MIP-1alpha等) 及粘附分子(CD44 and ICAM-1) 的水平在基因敲除小鼠组明显降低；尼古丁及大肠杆菌刺激引起的细胞内钙流的增加在基因敲除组小鼠BMEC中亦明显降低；此外，构成BBB的脑微血管内皮细胞的损伤在基因敲除小鼠明显减轻，表现为外周循环血中cBMEC及PMN穿过BBB进入脑脊液中的数量的明显减少以及脑脊液中白蛋白含量的显著降低。总之，α7nAChR在大肠杆菌脑膜炎病理过程中通过调节病原菌的入侵、PMN的募集、钙信号、神经炎性反应及内皮细胞的损伤等途径起着有害的作用。