HIV-1gp41胞外域增强新生隐球菌侵袭血脑屏障的分子机制研究

病原体之间协同致病作用这一重要生物学现象，目前尚未得到足够重视。至今艾滋病人新生隐球菌(CN)脑膜炎高发病率和死亡率的机制仍不清楚。HIV感染如何促进CN穿透血脑屏障(BBB)引发脑膜炎是急需解决的科学问题。我们率先证明编码荚膜透明质酸(HA)合成酶的基因是CN关键毒力基因，CN穿透BBB依赖于HA与脑微血管内皮细胞(BMEC)受体CD44结合并激活宿主信号引发侵袭所需的细胞骨架重组。通过HA和CD44间相互作用，HIV-1gp41胞外域可显著增强CN侵袭BBB。为深入探索gp41与CN协同致病机制，本项目拟用体外BBB模型(包括CD44敲除的BMEC)、动物模型和组学方法研究CD44/脂筏信号通路在gp41胞外域增强CN入侵BMEC中的作用，gp41如何协同CD44加重CN脑膜炎，以及探讨CD44阻断剂对gp41促进CN脑膜炎的影响。本研究将为开发新药防治艾滋病合并脑部感染提供重要依据。

隐球菌脑膜炎是艾滋病(AIDS)患者常见的机会性感染疾病，AIDS患者合并隐球菌性脑膜炎的病死率可高达43％。研究HIV-1感染如何增强新生隐球菌（CN）穿透血脑屏障(BBB)引发脑膜炎是急需解决的科学问题，可为治疗AIDS合并隐球菌性脑膜炎提供新的精细靶点。前期研究表明HIV-1 gp41胞外域可显著增强新生隐球菌侵袭宿主血脑屏障，但其分子机制仍不清楚。本项研究分别运用脑微血管内皮细胞（HBMEC）和α7烟碱型乙酰胆碱受体（A7R）基因敲除小鼠等模型，通过CRISPR Cas 9基因编辑技术在体外沉默HBMEC的CD44表达，深入研究了HIV-1包膜蛋白与CN之间协同致病的分子机制。我们主要发现：（1）HIV-1 gp41可协同增强CN诱导的单核细胞迁移，且gp41的协同促进作用具有特异性和阈值效应；（2）抑制HBMEC的CD44表达能显著降低CN和gp41诱导的单核细胞迁移入脑，表明CD44介导了HIV-1协同增强新生隐球菌的共感染作用；（3）CD44介导的HIV-1和新生隐球菌的共感染作用是通过A7R活化NF-κB信号通路，使CD44和黏附分子ICAM-1的表达上调，以促进单核细胞迁移；（4）A7R参与了HIV-1 gp41和CN协同诱导的NF-κB激活、BBB损伤和单核细胞迁移入脑，导致AIDS病人隐球菌脑膜炎的发生。以上研究结果表明A7R-NF-κB活化和CD44表达上调可能是HIV与CN之间发挥协同致病作用的共同信号通路，然而其具体机制仍需进一步研究。总之，本项研究深入探讨了HIV-1毒力蛋白、CN感染和宿主之间的关系，揭示了HIV-1 gp41和CN协同致病的相关分子机制，且指出A7R-NF-κB-CD44有望成为治疗AIDS合并隐球菌感染的全新高效治疗靶点。