绵羊肺炎支原体荚膜多糖诱导宿主细胞的免疫学特征和损伤机制研究

The emergence of sheep pneumonia caused by the infection of Mycoplasma ovipneumoniae (MO) has significantly hampered sheep industry countrywide in China. A poor understanding in the pathogenic factors of MO has led the difficulty for us to understand the molecular mechanism of the pathogenesis of MO, and design an effective measure for the prevention and treatment against MO infection. Thus, in addition to a primary exploration of the compositions and structures of capsular polysaccharides (CPS) of the reference strain MO Y98, the proposal mainly intends to interrogate the biological functions of CPS of MO on the microbial adhesion and colonization of host cells, as well as the immunological responses and oxidative injury induced by MO on the pulmonary epithelial cells and macrophage of Tan sheep using a novel air-liquid interface pulmonary epithelial model that generated from bronchial epithelial cells of Ningxia Tan sheep. This study will allows us to better understand the components, chemistry structures and biological properties of CPS of MO, which will also offer useful information and foundation for uncovering the host-pathogen interaction, as well as the molecular mechanism of pathogenesis of MO.

绵羊支原体肺炎是由绵羊肺炎支原体(MO)感染引起的一种世界性的传染病，严重危害着我国养羊业的健康发展。由于目前对绵羊肺炎支原体的毒力因子研究不够充分，导致对该菌致病的分子机理和有效防治措施的研究严重滞后。为此，本项目拟对MO模式株Y98菌体荚膜多糖的组成与结构进行初步分析，利用滩羊支气管上皮细胞气液相培养模型、原代肺泡巨噬细胞和小鼠肺脏体内模型研究该菌荚膜多糖粘附宿主细胞和定居呼吸道上皮的作用，进而对上皮细胞和肺泡巨噬细胞在抗MO感染过程中的免疫学反应和细胞氧化损伤等生物学作用机制进行研究，以期进一步揭示绵羊肺炎支原体荚膜多糖的结构与功能、宿主-病原相互作用关系、以及绵羊肺炎支原体的致病机理。

绵羊肺炎支原体（Mycoplasma ovipneumoniae, MO）是引起羊支原体肺炎的主要病原菌。支气管上皮细胞是MO的主要宿主细胞，MO的感染会导致其发生损伤，但机制尚不明确。荚膜多糖（capsular polysaccharides, CPS）是MO的重要毒力因子之一，其在MO抵抗宿主细胞的固有免疫和特异性免疫防御等方面发挥重要作用。本研究对MO及CPS诱发的宿主细胞炎症反应与氧化损伤及其分子机制进行了研究，取得了以下重要研究成果：1）建立了可模拟体内支气管上皮环境的绵羊支气管上皮细胞气液相（Air-liquid interface，ALI）模型，该模型被证实是一种可靠的，可用来研究MO与支气管上皮细胞之间相互作用的3D细胞模型。该模型也可以用来研究MO感染宿主过程中病原菌的定植与宿主细胞清除功能的分子机制，为研究羊支原体肺炎的发病机制奠定了基础。2）利用ALI模型对MO感染支气管上皮细胞过程中诱发的炎症反应及其分子机制进行了探讨。结果表明，MO可以激活宿主细胞TLR信号通路，致使细胞释放大量促炎细胞因子，诱导促凋亡因子p38磷酸化，激活MAPK途径诱导细胞凋亡。另外，MO感染后诱导宿主细胞产生的ROS也能通过诱发宿主细胞的氧化应激反应，激活MAPK信号途径，启动caspases信号级联反应，致使被细胞发生凋亡。3）利用ALI模型对CPS诱发的炎症反应与氧化损伤机制进行了探究。研究表明，CPS刺激支气管上皮细胞后诱导了TLRs介导的炎症反应的发生，其致病机制可能是通过诱导支气管周围大量炎症相关因子的释放，通过线粒体介导的内源性途径与死亡受体介导的外源性途径同时诱导支气管上皮细胞的凋亡，从而实现对宿主炎症反应的调控。以上结果表明，TLRs信号介导的炎症反应与ROS介导的细胞凋亡在支气管上皮细胞应答MO的免疫调控中发挥了重要作用，ROS所激活的MAPK信号介导的线粒体凋亡途径可能是MO致支气管上皮细胞氧化损伤的机制之一。这些发现为进一步研究MO的致病机理、阐明机体的免疫应答调控机制提供了新的思路，为临床防治MO感染研究提供了新的靶点。