炎性小体中凋亡相关斑点样蛋白抗结核分枝杆菌感染作用的研究

摘要：目的 分析核苷酸结合寡聚化结构域样受体家族含pyrin结构域蛋白3(NLRP3)炎性小体在结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)感染小鼠中的免疫保护作用.方法 选取无免疫缺陷的野生型(wide type,WT) C57BL/6小鼠、半胱天冬酶-1-/-小鼠、ASC-/-小鼠及NLRP3-/-小鼠用于体内MTB感染实验,各种系小鼠骨髓和腹腔巨噬细胞用于体外MTB感染实验.体内感染实验小鼠分为2组:第1组中4种小鼠各感染30只,用于细菌载量分析、细胞因子检测及生存期评价;第2组中4种小鼠各感染15只,用于组织病理学分析及肺组织细胞流式分析;实验第1、2、3、4周时各种系小鼠各取1只未感染小鼠作为对照.检测感染小鼠的生存率及肺组织匀浆中细菌载量;采用酶联免疫吸附试验(ELISA)法,测定未感染野生型小鼠、感染小鼠肺组织匀浆中的肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-12p40(IL-12p40)、IL-1β和γ-干扰素(IFN-γ)水平;应用流式细胞术分析小鼠感染后肺组织中的浸润细胞组分及细胞坏死情况,并以ELISA法分析支气管灌洗液和血清中坏死相关因子高迁移率族蛋白1(HMGB-1)和IL-1α的分泌情况;对感染肺组织进行组织病理学分析;采用蛋白质免疫印迹检测半胱天冬酶-1的成熟情况;采用ELISA法测定巨噬细胞培养上清中的IL-1β水平.结果 感染MTB 24h后,野生型小鼠骨髓巨噬细胞培养上清中IL-1β水平明显高于半胱天冬酶-1-/-小鼠、ASC-/-小鼠及NLRP3-/-小鼠[分别为:(316.29±4.64) pg/ml、(21.30±2.37) pg/ml、(22.99±0.46) pg/ml、(32.61±0.22) pg/ml;F=30.53,P＜0.01];野生型小鼠腹腔巨噬细胞培养上清中IL-1β水平也明显高于半胱天冬酶-1-/-小鼠、ASC-/-小鼠及NLRP3-/-小鼠[分别为:(2970.36±11.53) pg/ml、(130.48±2.52) pg/ml、(120.24±3.43) pg/ml、(121.66±2.48) pg/ml;F=549.92,P＜0.01].与野生型小鼠相比,半胱天冬酶-/-和NLRP3-/-小鼠未表现出对MTB抵抗力的降低,感染29周后生存率分别为72.2％(13/18)、66.7％(12/18)、61.1％(11/18),但ASC-/-小鼠对MTB高度易感,感染4～12周后全部死亡.感染4周时,ASC-/-小鼠肺脏细菌载量较野生型小鼠、半胱天冬酶-1-/-及NLRP3-/-小鼠升高约100倍(菌落计数分别为0.93×107±426、5.07×105±221、5.32×105±209、5.26×105±606;F=87.74,P＜0.01),显微镜检表现为急性坏死性肺炎,坏死细胞数量明显增高,伴有大量中性粒细胞浸润,且全肺细胞计数明显高于野生型小鼠、半胱天冬酶-1-/-小鼠及NLRP3-/-小鼠[分别为(10 342.64±103.56)×105、(3014.26±22.87)×105、(2919.28±36.75)×105、(2974.77±17.35)×105;F=349.11,P＜0.01);ASC-/-小鼠中与细胞坏死相关的血清HMGB-1、支气管灌洗液HMGB-1和支气管灌洗液中IL-1α水平较野生型小鼠明显升高[血清HMGB-1水平分别为(155 893.36±168.30) pg/ml、(5112.56±43.62) pg/ml;t=-206.98,P＜0.01;支气管灌洗液HMGB-1水平分别为(137.80±1.67) ng/ml、(75.16±1.47) ng/ml;t=-21.71,P＜0.01;支气管灌洗液IL-1水平分别为(848.17±4.40) ng/ml、(197.04±2.93) ng/ml;t=-54.78,P＜0.01].结论 在MTB感染中,ASC分子具有独立于炎性小体NLRP3和半胱天冬酶-1的关键保护性作用.ASC-/-小鼠中肺组织病理异常与增强的细胞坏死相关,细胞过度坏死引起组织损伤,可能造成的细菌载量升高及过度的免疫反应都可能导致宿主死亡.