BCG感染巨噬细胞后内质网应激对NLRP3炎性小体活化的调控作用研究

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背景:结核病(Tuberculosis,TB)是世界范围内最流行的细菌感染性疾病之一,结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)是其主要的病原菌。巨噬细胞是Mtb的靶细胞,其吞噬特性可以帮助巨噬细胞在感染早期吞噬Mtb。炎性小体在细胞发生感染或应激时会被激活,进而触发促炎细胞因子的成熟甚至是细胞焦亡,炎性小体主要在机体的先天性免疫防御发挥作用。已有研究资料表明,在某些疾病中,内质网应激(Endoplasmic Reticulum Stress,ERS)参与了 NLRP3炎性小体的激活。但在Mtb感染巨噬细胞时,ERS和NLRP3炎性小体是否被激活,ERS是否参与NLRP3炎性小体的活化,以及如何调控尚不明确。目的:本研究旨在探讨在BCG感染巨噬细胞后,ERS对NLRP3炎性小体活化的调控作用及其分子机制。方法:本研究中用到了 THP-1细胞和小鼠BMDM细胞,通过使用抑制剂及小干扰RNA分别抑制ERS、IRE1α及NF-κB通路的活性。利用蛋白免疫印迹、ELISA、细胞免疫荧光等技术检测BCG感染后ERS、IRE1α通路、NF-κB通路、NLRP3炎性小体的激活情况。结果:1、BCG感染THP-1细胞和BMDM细胞后,ERS相关蛋白GRP78、Caspase-12、CHOP表达均出现上调,NLRP3炎性小体活化相关蛋白NLRP3、ASC、IL-18的表达出现上调,表明BCG感染巨噬细胞后同时激活了 ERS和NLRP3炎性小体。2、TUDCA+BCG组与BCG单独感染组相比,NLRP3炎性小体活化的相关蛋白表达下调,同时IL-1β在细胞外的分泌减少,NLRP3炎性小体重要的组成成分ASC在胞内表达减少而且呈分散分布,表明ERS参与BCG感染巨噬细胞诱导的NLRP3炎性小体活化。3、使用ERS激动剂衣霉素作为阳性对照,检测BCG感染巨噬细胞后激活的ERS通路关键分子的表达,发现IRE1、PERK、ATF6等三条通路均被激活,其中IRE1α通路变化最为显著。在此基础上,分别通过使用IRE1α抑制剂GSK2850163和IRE1α小干扰RNA处理的方法抑制IRE1α活性,检测对BCG感染巨噬细胞引发的NLRP3炎性小体活化的影响,发现NLRP3炎性小体活化下调。表明IRE1α通路参与BCG感染巨噬细胞诱导的NLRP3炎性小体活化。4、BCG感染巨噬细胞后分别使用ERS抑制剂TUDCA、IRE1α抑制剂GSK2950163及IRE1αsiRNA处理,NF-κB活化水平下降;使用ERS激动剂衣霉素处理,NF-κB活化水平上升。使用NF-κB抑制剂处理,NLRP3炎性小体的活化被抑制,表明IRE1α/NF-κB信号参与BCG感染巨噬细胞诱导的NLRP3炎性小体的活化。5、使用IRE1α的核酸酶抑制剂处理,BCG感染巨噬细胞激活NLRP3炎性小体的活化没有受到抑制,表明IRE1α可能通过其激酶活性正向调控BCG感染巨噬细胞NF-κB信号的激活进而引起NLRP3炎性小体的活化。结论:BCG感染巨噬细胞可以激活ERS和NLRP3炎性小体活化,且ERS参与NLRP3炎性小体的活化,其中IRE1α通路调控作用非常显著,该过程中IRE1α可以通过其激酶活性调节NF-κB信号进而调控NLRP3炎性小体的活化。
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