NLRP3/caspase-1和HMGB1/RAGE在副猪嗜血杆菌病炎症中的作用及黄芩苷的干预效果

Haemophilus parasuis (H.parasuis) is the etiological agent of Glässer's disease characterized by fibrinous polyserositis, meningitis and polyarthritis, causing severe economic losses to the pig industry. Based on our recent study of H.parasuis-induced apoptosis and ROS generation in pig monocyte-macrophages, it can be inferred that the inflammatory response and vascular injury may be mediated by NLRP3/caspase-1 and HMGB1/RAGE signal transduction pathways during H.parasuis infection. In this study, inflammatory molecular mechanism of H.parasuis infection and the anti-inflammatory effects of baicalin will be studied by assay the release of pro-inflammatory cytokine and inflammatory mediators, monocyte-macrophages pyroptosis and microvascular endothelial cells apoptosis, hematology and biochemistry indexes, animal signs and pathologic histology, the mRNA and protein expressions of various inflammatory signaling molecules using in vitro and in vivo piglet models. This study intends to figure out the role of NLRP3/caspase-1 and HMGB1/RAGE signal pathways in inflammatory response of H.parasuis infection, and the protective effect of baicalin against experimental inflammation and sepsis induced by H.parasuis and the regulation targets of baicalin on H.parasuis infection.

副猪嗜血杆菌病是目前严重危害养猪业的细菌性疾病之一，该病以纤维素性多发性浆膜炎、关节炎和脑膜炎为病理特征。我们前期观察到副猪嗜血杆菌能诱导猪单核细胞活性氧生成、细胞凋亡和炎性细胞因子释放，推测该细菌可能通过激活猪单核-巨噬细胞的NLRP3/caspase-1信号通路，释放HMGB1，激活血管内皮细胞的HMGB1/RAGE信号通路，引起血管损伤和炎症，黄芩苷可能抑制以上两个信号通路的激活，缓解副猪嗜血杆菌病的炎症反应。本项目针对副猪嗜血杆菌病的炎症特点，采用细胞培养和仔猪攻毒模型，研究副猪嗜血杆菌诱导对仔猪炎性细胞因子和炎性介质的释放、单核细胞焦亡（pyroptosis）和血管内皮细胞凋亡（apoptosis）、血液学和生化学指标、动物体征和病理组织学、炎性信号分子的mRNA和蛋白表达等的影响及黄芩苷的干预作用，探讨副猪嗜血杆菌病炎症反应的分子机制，明确黄芩苷调控副猪嗜血杆菌病炎症的靶点。

副猪嗜血杆菌病，也称格拉泽氏病（Glässer's disease），是严重危害养猪业的重要细菌性疾病之一，该病以纤维素性炎症为主要病理特征。⑴建立了副猪嗜血杆菌感染猪单核细胞和血管内皮细胞的细胞感染模型，研究了副猪嗜血杆菌感染对TLRs/NF-κB和NLRP3/caspase-1信号通路的影响及黄芩苷的干预作用，结果为副猪嗜血杆菌感染可激活两种细胞的TLRs/NF-κB和NLRP3/caspase-1信号通路，使炎性因子大量释放，黄芩苷能显著抑制TLRs/NF-κB和NLRP3/caspase-1信号通路，使炎性因子的释放显著减少。⑵研究了黄芩苷对副猪嗜血杆菌感染后猪单核细胞和血管内皮细胞PKC-MAPK信号通路的影响，结果为副猪嗜血杆菌能诱导PKC-MAPK信号通路激活和细胞凋亡，黄芩苷能抑制PKC-MAPK信号通路而发挥抗凋亡作用。副猪嗜血杆菌能上调血管内皮细胞RAGE受体、凋亡基因（Bax、Bcl-xl、C-myc、Fasl）和核转录因子（AP-1）的mRNA 表达，黄芩苷能抑制RAGE受体、凋亡基因和核转录因子的mRNA 表达。⑶研究了黄芩苷对副猪嗜血杆菌诱导仔猪HMGB1的mRNA 表达和释放的影响，结果为猪嗜血杆菌能诱导仔猪HMGB1的mRNA 表达和释放，黄芩苷能显著抑制副猪嗜血杆菌诱导HMGB1的释放。⑷建立仔猪副猪嗜血杆菌感染模型，研究了黄芩苷对仔猪副猪嗜血杆菌感染的保护作用，结果为黄芩苷处理组仔猪的体征与死亡率、血液学和血液生化学指标、动物剖检与病理组织学、“细胞因子风暴”相关的细胞因子、单核细胞和血管组织的炎性基因等指标较模型组有显著的改善，黄芩苷通过抑制血管组织PKC-MAPK信号通路缓解副猪嗜血杆菌感染后血管内皮细胞的凋亡。综上所述，副猪嗜血杆菌作为外源性病原体相关分子模式（PAMPs）可激活宿主细胞的炎性信号通路并引起细胞凋亡，黄芩苷在体外（50μg/mL）和体内（50mg/kg.bw，IM）对副猪嗜血杆菌诱导的NLRP3/caspase-1和HMGB1/RAGE激活有显著抑制作用，能抑制多种细胞因子的释放，降低感染仔猪的死亡率。