鹦鹉热衣原体CPSIT_0842诱导巨噬细胞不完全自噬并调控细胞凋亡

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目的:鹦鹉热衣原体(Chlamydia psittaci,Cps)是一类多宿主人畜共患病专性胞内病原体,主要引起鸟类以及包括人类在内的各种哺乳动物致命性呼吸系统疾病。如果没有及时治疗,将会导致潜伏性持续感染。包涵体膜蛋白(Inclusion membrane protein,Inc)是位于宿主与病原体界面的重要毒力蛋白,在维持包涵体内稳态和避免宿主细胞免疫杀伤中发挥重要作用。然而,Inc在Cps发病机制中的作用仍然知之甚少。本研究以THP-1分化的巨噬细胞为研究对象,初步探究了Cps包涵体膜蛋白CPSIT_0842对巨噬细胞自噬和凋亡的影响,为进一步阐明Cps的发病机制和持续性感染提供实验依据。方法:(1)将表达载体p ET28a/CPSIT_0842质粒转化至感受态大肠杆菌中,成功诱导表达出与预测分子量35 KDa相近的可溶性重组蛋白CPSIT_0842。使用浓度为100μg/m L的PMA处理THP-1细胞36 h分化为贴壁样巨噬细胞后,不同浓度的CPSIT_0842在不同时间段刺激巨噬细胞,实时荧光定量PCR从转录水平检测自噬相关蛋白LC3和Beclin-1的表达,Western blot从翻译表达水平检测自噬相关蛋白LC3A/B和Beclin-1的表达;透射电镜观察细胞内自噬小体及自噬溶酶体的形成;免疫荧光观察细胞内源性自噬小体的数量,探究CPSIT_0842是否能诱导巨噬细胞自噬。(2)不同浓度的CPSIT_0842在不同时间段刺激巨噬细胞后,通过实时定量PCR和Western blot检测自噬泛素化蛋白聚集物受体P62的转录与表达;分别使用自噬早期抑制剂3-MA,自噬晚期抑制剂Baf A1和自噬促进剂Rap预处理巨噬细胞后,使用最适浓度的CPSIT_0842作用细胞24 h,Western blot检测LC3A/B和P62的表达,同时免疫荧光检测内源性LC3荧光斑点的形成,探究CPSIT_0842诱导巨噬细胞自噬的自噬流是否通畅。(3)最适浓度的CPSIT_0842刺激m Cherry-GFP-LC3腺病毒转染的巨噬细胞,通过荧光显微镜观察细胞内自噬小体与自噬溶酶体的数量;Western blot检测溶酶体相关膜蛋白LAMP1的表达,探究CPSIT_0842是否阻断自噬体与溶酶体的融合。(4)Western blot检测最适浓度CPSIT_0842处理巨噬细胞不同时间段ERK、p38和JNK的磷酸化水平;Erk1/2抑制剂PD98059和CPSIT_0842共处理巨噬细胞,Western blot检测ERK和m TOR的磷酸化水平,自噬相关蛋白LC3A/B和Beclin-1的表达,探究CPSIT_0842诱导巨噬细胞自噬的分子通路。(5)流式细胞术检测不同浓度CPSIT_0842作用下巨噬细胞的凋亡率;Western blot检测其促凋亡蛋白蛋白Bax、cleaved-caspase 3和caspase 3,抑凋亡蛋白BCL-2的表达,探究CPSIT_0842能否促进细胞凋亡。(6)在3-MA,Baf A1,Rap,PD98059预处理巨噬细胞后,选取最适浓度的CPSIT_0842作用细胞,流式细胞术检测其凋亡率,探究CPSIT_0842对巨噬细胞自噬和凋亡的影响及其之间的联系。结果:(1)使用不同浓度的CPSIT_0842刺激THP-1分化的巨噬细胞后,自噬相关蛋白LC3A/B、Beclin-1和P62在转录水平上均被上调;同时,Western blot结果表明CPSIT_0842上调了LC3A/B和Beclin-1的表达。CPSIT_0842处理后的细胞在荧光显微镜下,出现较对照组更多的LC3自噬荧光斑点。透射电镜图像显示,与对照组相比,CPSIT_0842处理组中出现较多的自噬小体与自噬溶酶体。以上结果表明鹦鹉热衣原体包涵体膜蛋白CPSIT_0842能诱导巨噬细胞自噬的起始。(2)不同浓度的CPSIT_0842刺激THP-1分化的巨噬细胞后,Western blot结果表明p62表达增加;在研究的工作浓度和时间范围内,浓度为10μg/m L的CPSIT_0842作用24 h效果较为明显。同时,CPSIT_0842增加了Baf A1和Rap作用组自噬相关蛋白LC3A/B和P62的表达;而3-MA显著抑制了CPSIT_0842引起的LC3A/B和P62表达的增加。间接免疫荧光与Western blot结果一致,CPSIT_0842增加了Baf A1和Rap预处理细胞中荧光自噬小体的聚集;而3-MA显著抑制了CPSIT_0842引起的自噬体增加。以上结果表明鹦鹉热衣原体包涵体膜蛋白CPSIT_0842能促进巨噬细胞不完全自噬。(3)免疫荧光结果表明,在CPSIT_0842刺激m Cherry-GFP-LC3腺病毒成功转染的巨噬细胞中,自噬小体(m Cherry+,GFP+)的数量明显多于阴性对照组,其中Rap和Baf A1组分别作为完全自噬和不完全自噬的阳性对象。Western blot结果显示,CPSIT_0842降低了巨噬细胞中LAMP1的表达。以上结果表明鹦鹉热衣原体包涵体膜蛋白CPSIT_0842能阻断自噬体与溶酶体的融合。(4)CPSIT_0842增加了巨噬细胞中ERK的磷酸化水平,其中90 min时作用效果最为显著,而JNK和p38磷酸化现象不明显。Erk1/2抑制剂PD98059增加了CPSIT_0842处理组中m TOR的磷酸化,显著降低了LC3A/B和p62的表达。以上结果表明CPSIT_0842通过MAPK/ERK-m TOR途径诱导巨噬细胞自噬。(5)CPSIT_0842抑制了巨噬细胞中抑凋亡基因BCL-2的表达,促进了促凋亡基因Bax和cleaved-caspase 3的表达,同时流式细胞术结果表明CPSIT_0842作用组细胞凋亡率上调。以上结果表明CPSIT_0842可诱导巨噬细胞凋亡。(6)3-MA和PD98059降低了CPSIT_0842诱导的巨噬细胞凋亡率;Baf A1增加了CPSIT_0842诱导的巨噬细胞凋亡率;而Rap对凋亡作用效果不明显。以上结果表明鹦鹉热衣原体包涵体膜蛋白CPSIT_0842通过诱导不完全自噬促进巨噬细胞凋亡。结论:1.CPSIT_0842通过MAPK/ERK-m TOR途径诱导THP-1巨噬细胞不完全自噬。2.CPSIT_0842通过诱导不完全自噬促进THP-1巨噬细胞凋亡。
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