PIT1表達的上調(diào)，降低了梭狀囊泡內(nèi)的磷酸鹽濃度，尿路致病性大腸桿菌感知梭狀囊泡中的低濃度無機磷環(huán)境，表達PldA，破壞梭狀囊泡膜，進而從梭狀囊泡內(nèi)逃逸到細胞質(zhì)中。
尿路感染會引發(fā)多種嚴重疾病，具有感染人數(shù)多和反復感染的特點，是一種給患者帶來終生痛苦的頑疾。研究發(fā)現(xiàn)，75%—95%的尿路感染是由尿路致病性大腸桿菌引起的，然而因其致病機制尚不清晰，在臨床上，這一頑疾始終難以得到有效防治。
日前，南開大學科研團隊的一項研究揭示了尿路致病性大腸桿菌致病過程中關鍵的囊泡逃逸環(huán)節(jié)的分子機制，并發(fā)現(xiàn)利用AccellsiRNA技術干擾宿主磷酸鹽轉運蛋白PIT1可以有效抑制感染。這一發(fā)現(xiàn)為治療尿路感染這一痼疾提供了新的思路。相關論文發(fā)表于國際學術期刊《細胞通訊》上。
囊泡逃逸環(huán)節(jié)的分子機制被發(fā)現(xiàn)
尿路感染是一種嚴重影響患者生活質(zhì)量的多發(fā)性常見病，其發(fā)病率僅次于呼吸道和消化道感染，即使在抗生素治療后，仍有30%—50%的患者出現(xiàn)反復性發(fā)作。
尿路致病性大腸桿菌是引發(fā)尿路感染的“罪魁禍首”，它通過膀胱上皮細胞特有的梭狀囊泡侵染膀胱上皮細胞。梭狀囊泡在生理功能和免疫功能方面均具有胞吐的特征。胞吐是細胞內(nèi)囊泡通過與細胞膜融合將內(nèi)容物釋放到細胞外的過程。
為避免被胞吐清除，尿路致病性大腸桿菌需要從梭狀囊泡中逃逸進入細胞質(zhì)，并在單克隆基礎上大量復制形成含有一萬個細菌以上的細胞內(nèi)細菌群落，進而使得尿路致病性大腸桿菌在膀胱上皮細胞成功定植并引發(fā)疾病。抗生素難以滲透這些細菌群落，這也增強了該菌的耐藥性。
“因此，尿路致病性大腸桿菌從梭狀囊泡逃逸到細胞質(zhì)中是其致病過程的關鍵環(huán)節(jié)，此前它的分子機制尚不清楚，這是我們這項工作的主要著力點和突破口。”論文通訊作者、南開大學泰達生物技術研究院教授馮露說。
南開大學研究團隊利用細胞模型、小鼠模型以及分子生物學等技術手段，發(fā)現(xiàn)尿路致病性大腸桿菌可通過TLR4/NF-κB通路上調(diào)宿主細胞的磷酸鹽轉運蛋白PIT1的表達。PIT1位于梭狀囊泡膜上，負責將磷酸鹽轉運到細胞質(zhì)中。PIT1表達的上調(diào)，降低了梭狀囊泡內(nèi)的磷酸鹽濃度，尿路致病性大腸桿菌感知梭狀囊泡中的低濃度無機磷環(huán)境，表達PldA，破壞梭狀囊泡膜，進而從梭狀囊泡內(nèi)逃逸到細胞質(zhì)中。
干擾蛋白形成可抑制尿路感染
“我們的研究揭示了由宿主蛋白PIT1介導的尿路致病性大腸桿菌逃逸梭狀囊泡這一細菌致病關鍵步驟的分子機制，通過體內(nèi)敲降PIT1蛋白，就可以阻斷膀胱上皮細胞中尿路致病性大腸桿菌逃逸梭狀囊泡這一途徑，抑制小鼠膀胱上皮細胞內(nèi)細菌群落的形成，從而保護小鼠免受尿路致病性大腸桿菌的感染。”馮露說。
科研團隊使用了敲降蛋白表達的AccellsiRNA技術，證明在小鼠體內(nèi)干擾PIT1表達可以降低尿路致病性大腸桿菌在小鼠膀胱組織的定植，抑制尿路感染的發(fā)生。因此這項研究既發(fā)現(xiàn)了一個新的藥物靶點，又證明了AccellsiRNA技術治療由尿路致病性大腸桿菌引發(fā)的尿路感染的可行性。
《細胞通訊》刊發(fā)了美國貝勒醫(yī)學院和斯坦福大學科學家撰寫的評論文章。他們認為這一發(fā)現(xiàn)具有重要的理論創(chuàng)新性和應用價值，未來可以通過開發(fā)針對這一病原菌和宿主之間相互作用機制的小分子藥物來治療和預防尿路感染。(陳 曦 吳軍輝)
