锰调控cGAS-STING在结核分枝杆菌感染免疫中的作用机制研究

目的:探究Mn~(2+)在宿主细胞抵御结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,M.tb)的过程中发挥的关键作用和内在机制,进一步深入了解M.tb与宿主的相互作用,并为Mn~(2+)作为药物辅助因子治疗结核病(Tuberculosis,TB)和开发新一代疫苗佐剂提供了理论支持。方法:稀释涂布法检测M.tb H37Ra在巨噬细胞内和胞外的生存情况。核骨架染色检测巨噬细胞的细胞膜的完整性;免疫荧光检测巨噬细胞内坏死性凋亡执行蛋白MLKL的磷酸化水平。建立感染M.tb的小鼠感染模型,通过HE染色观察小鼠肺部和脾脏组织中炎性细胞的浸润情况;免疫荧光检测p65在巨噬细胞核内外的转移情况,酶联免疫吸附测定(enzyme linked immoral biopsyunosorbent assay,ELISA)检测巨噬细胞TNF-α的分泌水平,qPCR检测巨噬细胞TNF-α的基因表达情况。Western Blot检测巨噬细胞STING通路关键蛋白STING和p65的磷酸化水平,qPCR检测巨噬细胞STING通路STING和c GAS表达;用STING蛋白的激活剂c GAMP模拟Mn~(2+)在巨噬细胞中的效果。对Mn~(2+)处理/未处理感染M.tb H37Ra的巨噬细胞进行转录组分析,通过Western Blot检测转录组分析得到的TNF通路相关蛋白ERK、p38和JNK的磷酸化水平,qPCR检测TNF通路相关基因CXCL10、CCL20、CSF1、CSF2和JAG1的表达情况;STING蛋白的抑制剂H-151以及用si RNA干扰STING蛋白后检测TNF信号通路相关蛋白和基因的表达情况。结果:本研究发现,在巨噬细胞中,Mn~(2+)显著地抑制了胞内MAPK抑制剂细菌的生存能力,但是对胞外M.tb的生存能力没有明显的影响,并且Mn~(2+)提高了巨噬细胞MLKL的磷酸化水平,诱导了巨噬细胞发生了坏死性凋亡。在感染M.tb H37Ra的小鼠肺部和脾脏组织HE染色的切片中发现,Mn~(2+)增强了小鼠肺部和脾脏周围的炎性细胞浸润;细胞感染模型中,Mn~(2+)显著地提高了感染M.tb的巨噬细胞TNF-α的分泌水平,p65磷酸化水平升高并呈现细胞核外向核内转移的趋势。与感染M.tb的巨噬细胞相比,Mn~(2+)显著地提高了STING和p65的磷酸化水平,从而激活STING通路。RNA-Seq的结果显示TNF信号通路显著富集,CX点击此处CL10、CCL20、CSF1、CSF2和JAG1基因显著上调,TNF通路相关蛋白JNK、ERK和p38发生了磷酸化;STING蛋白的抑制剂H-151和小干扰RNA干扰STING使得TNF通路相关的基因表达和蛋白磷酸化水平又相应发生了下调。结论:1.Mn~(2+)通过STING-TNF通路调节感染M.tb的巨噬细胞产生TNF-α,诱导了巨噬细胞发生坏死性凋亡;2.Mn~(2+)抑制了感染M.tb的巨噬细胞内细菌的生长,在治疗TB的过程中有很大的应用前景。