新孢子虫诱导宿主细胞焦亡和坏死性凋亡的分子机制

Neospora caninum is an intracellular protozoan parasite that mainly infects the intermediate host cattle and caprids, results in abortion and leads to financial losses worldwide. While at present commercial vaccines or drugs are not available for the prevention and treatment of neosporosis. The host immune innate system can eliminate intracellular pathogens by initiating programmed cell death, however, there is still no report about GSDMD mediated pyroptosis and MLKL mediated necroptosis in Neospora caninum infection. In this study, murine macrophages will be infected with Neospora caninum tachyzoites, and the lytic form of programmed cell death will be detected by LDH assay and other methods; immunoblotting and other methods will be used to investigate signal pathways and characteristics of pyroptosis and necroptosis induced by Neospora caninum. To elucidate the crosstalk between pyroptosis and necroptosis induced by Neospora caninum and roles of these two lytic forms of programmed cell death in Neospora caninum infection, GSDMD deficient and MLKL deficient macrophages or mice, and inhibitors will be applied. This study will provide an important theoretical basis and a potential target of drugs or vaccines against neosporosis.

新孢子虫是一种细胞内寄生性原虫，主要引起牛、羊等中间宿主的孕畜流产，给养殖业带来巨大经济损失。目前尚无有效的商品化化学药物或疫苗用于防治新孢子虫病。宿主先天免疫系统可通过调控程序性细胞死亡抵抗胞内病原感染，但细胞焦亡和坏死性凋亡这两种新发现的裂解性细胞死亡在新孢子虫感染中的作用尚无报导。本研究拟通过建立新孢子虫感染巨噬细胞的体外模型，利用LDH试验等方法鉴定新孢子虫诱导的裂解性细胞死亡；通过免疫印迹等技术鉴定新孢子虫诱导细胞焦亡和坏死性凋亡的信号转导通路及特点；利用GSDMD和MLKL缺失小鼠及阻断试验等手段阐明细胞焦亡和坏死性凋亡在新孢子虫感染中的转换关系，及在新孢子虫感染中的作用，为新孢子虫病防治提供理论依据和潜在的疫苗或药物靶点。

新孢子虫是一种细胞内寄生性原虫，主要引起牛、羊等中间宿主的孕畜流产，给养殖业带来巨大经济损失。目前尚无有效的商品化化学药物或疫苗用于防治新孢子虫病。宿主先天免疫系统可通过调控程序性细胞死亡抵抗胞内病原感染，但程序性细胞死亡在新孢子虫等原虫感染中研究较为匮乏。本项目以新孢子虫为研究对象，探究细胞焦亡和坏死性凋亡这两种新发现的裂解性细胞死亡在新孢子虫感染中的作用及分子机制。发现新孢子虫感染中NLRP3炎症小体可调控GSDMD介导细胞焦亡的发生，促进细胞因子IL-1β和IL-18分泌；GSDMD及其介导的细胞焦亡可控制新孢子虫增殖，首次较为全面地揭示了GSDMD介导细胞焦亡是宿主抵抗新孢子虫感染的一种方式。同时，发现新孢子虫可激活RIP1/RIP3/MLKL通路触发宿主细胞发生坏死性凋亡，且MLKL及其介导的坏死凋亡也具有抑制新孢子虫增殖的作用。新孢子虫感染后可同时激活GSDMD介导细胞焦亡和MLKL介导的坏死凋亡；当MLKL缺失后新孢子虫感染同样能够触发细胞发生高水平的裂解性细胞死亡，且伴随着炎症小体-细胞焦亡反应的增强，说明MLKL介导坏死凋亡和GSDMD介导细胞焦亡存在着相互调控机制，维持宿主细胞清除胞内病原的活动。发现IL-18在新孢子虫感染中具有免疫调节剂的功能；利用Pyrogallol等分子或药物促进新孢子虫诱导的炎症小体-细胞焦亡通路激活，可显著控制体内外的新孢子虫感染。本项目以新孢子虫-宿主互作机制仍不清楚的科学问题出发，研究宿主裂解性程序性细胞死亡抵抗胞内新孢子虫感染的基本规律，并挖掘到了防治新孢子虫病潜在药物靶点或可用于疫苗研制的免疫调节分子，为进一步研究防控新孢子虫病的新方法奠定了基础。