肠粘膜上皮细胞核心岩藻糖基化通过调节肠道菌群帮助抑制伤寒沙门氏菌感染的机制研究

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:ILOVELUBIN
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肠粘膜上皮细胞的糖基化与病原菌感染、结肠炎与结肠癌的发病机制关系密切。最近研究表明,肠粘膜上皮细胞α-1,2岩藻糖基化调节肠道菌群与肠粘膜上皮细胞的相互作用以及粘膜免疫应答。此外,高度核心岩藻糖基化的母乳可促进婴儿肠道内乳酸杆菌Lactobacillus和双歧杆菌Bifidobacterium的优势生长,进而促进新生儿B细胞活化。说明肠粘膜上皮细胞的岩藻糖基化可调节肠道菌群,并抵御肠腔中的病原体感染。由核心岩藻糖基转移酶8(Fut8)催化的核心岩藻糖基化是肠粘膜上皮细胞表面主要的岩藻糖基化修饰。Wnt信号通路还被发现通过刺激Fut8基因转录上调乳腺癌细胞核心岩藻糖基化表达,而沙门氏菌与粘膜上皮细胞结合能够刺激Wnt信号通路。但目前肠粘膜上皮细胞核心岩藻糖基化与肠道菌群的相互作用在抵御沙门氏菌感染中的作用及机制尚未报道。在本研究中,我们发现沙门氏菌感染可激活肠粘膜上皮细胞Wnt信号通路促使其核心岩藻糖基化表达水平增高,而肠粘膜上皮细胞的核心岩藻糖基化通过上调乳酸杆菌Lactobacillus与阿克曼氏菌Akkermansia丰度保护机体免受S.Typhi的感染。目的:利用伤寒沙门氏菌感染Fut8+/+和Fut8+/-小鼠和Caco-2细胞,研究肠粘膜上皮细胞核心岩藻糖基化对肠道菌群结构的调节作用,以及抑制伤寒沙门氏菌感染的作用机制。方法:1.用肠道沙门氏菌亚种伤寒血清型肠杆菌Salmonella enterica subsp.enterica serovar Typhi(S.Typhi)感染Fut8+/+和Fut8+/-小鼠。2.通过每日测量小鼠体重,以及小肠各个部分与结肠HE染色,比较Fut8+/+和Fut8+/-小鼠对伤寒沙门氏菌的抵抗能力。3.通过凝集素印记(Lectin Blot,LB)检测Fut8+/+和Fut8+/-小鼠感染前后核心岩藻糖基化的表达水平。4.通过16s r RNA基因测序分析Fut8+/+和Fut8+/-小鼠肠道菌群的差异,以及感染前后肠道菌群结构的变化。5.通过蛋白质免疫印迹(Western blot)和荧光免疫组化检测感染前后Wnt通路的变化情况。6.在体外用S.Typhi感染Caco-2细胞,进一步研究肠粘膜上皮细胞核心岩藻糖基化在保护机体免受S.Typhi感染过程中的作用。并通过Wnt信号通路拮抗剂Dickkopf-1(Dkk-1)抑制Wnt信号通路,确定Wnt信号通路是否直接影响上皮细胞核心岩藻糖基化水平。7.通过染色质免疫沉淀(Ch IP)进一步验证Wnt信号通路中的T细胞因子(TCF)是否与下游靶基因Fut8结合,阐明Wnt信号通路与Fut8之间的作用机制。结果:1.肠粘膜上皮细胞表面富含核心岩藻糖基,尤其是在结肠和小肠的第一部分和第四部分中高表达。2.与Fut8+/+小鼠相比,Fut8+/-小鼠肠道中乳酸杆菌Lactobacillus丰度降低。3.与Fut8+/+小鼠相比,Fut8+/-小鼠对S.Typhi感染的抵抗力下降。4.S.Typhi感染上调肠粘膜上皮细胞核心岩藻糖基化水平,上调Wnt通路相关分子β-catenin、7-Frz表达水平,并且改变肠道菌群结构,使乳酸杆菌Lactobacillus与阿克曼氏菌Akkermansia丰度增加。5.S.Typhi感染Caco-2细胞使Wnt通路相关分子β-catenin、7-Frz表达升高,并且伴随着核心岩藻糖基化表达增加。6.S.Typhi主要通过激活Wnt信号通路,导致β-catenin聚集,β-catenin/TCF复合体与Fut8启动子区域的结合,从而增强Fut8表达。结论:肠粘膜上皮细胞的核心岩藻糖基化通过上调乳酸杆菌Lactobacillus与阿克曼氏菌Akkermansia丰度保护机体免受S.Typhi的感染,另外,沙门氏菌感染可激活肠粘膜上皮细胞Wnt信号通路,导致下游β-catenin/TCF复合体与Fut8启动子区域的结合,从而促使其核心岩藻糖基化表达水平增高。
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