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结核病(Tuberculosis,TB)的广泛流行给人类健康带来了严重威胁。脂肪酸是结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,Mtb)的主要能源物质,感染中的结核分枝杆菌利用宿主来源的脂肪酸维持其在细胞内繁殖,因此,结核分枝杆菌感染伴随着宿主细胞脂肪酸代谢的改变。作为能量代谢的重要组成部分,脂肪酸代谢不仅为宿主细胞提供能量支持,且多种代谢中间产物可作为重要的信号分子调控宿主免疫应答。双特异性磷酸酶5(dual specificity phosphatase 5,DUSP5)通过去磷酸化作用调节丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号途径活化,参与宿主细胞免疫应答。研究证实,脂肪肝等多种脂代谢紊乱疾病与DUSPs密切相关,然而,DUSP5在结核分枝杆菌感染过程中所发挥的调控作用却尚不清楚。本研究以卡介苗(Bacillus Calmette-Guerin,BCG)为研究对象,建立了 RAW264.7巨噬细胞和C57BL/6J小鼠肺脏BCG感染模型,应用小干扰RNA转染方法干扰RAW264.7巨噬细胞DUSP5蛋白表达,通过体外实验探究DUSP5对巨噬细胞自噬、脂肪酸代谢以及炎性反应的调控作用;应用DUSP5干扰腺相关病毒抑制C57BL/6J小鼠肺脏DUSP5表达,通过体内实验,探究BCG感染条件下,DUSP5对肺脏组织菌载量和炎性反应的影响;并采用乙莫克舍抑制脂肪酸氧化途径,探究BCG感染条件下,DUSP5介导的脂肪酸氧化对RAW264.7巨噬细胞自噬和炎性反应的影响。主要研究结果如下:1.BCG感染巨噬细胞诱导DUSP5表达和活性氧(reactive oxygen species,ROS)产生,C29(TLR2抑制剂)、si-TLR2和TLR2中和抗体均显著抑制DUSP5表达和ROS产生(P<0.01);N-乙酰-L-半胱氨酸(N-Acetyl-L-cysteine,NAC)预处理抑制了 ERK1/2、p38 和 JNK磷酸化和DUSP5表达;进一步研究发现,BCG激活ERK1/2、p38和JNK信号途径促进Nrf2表达,Nrf2抑制剂ML385显著抑制DUSP5蛋白表达(P<0.01)。说明BCG通过TLR2/ROS/MAPK/Nrf2信号途径诱导巨噬细胞DUSP5蛋白表达。2.体内研究表明,干扰DUSP5降低C57BL/6J小鼠肺脏BCG菌载量:体外研究显示,BCG感染诱导RAW624.7巨噬细胞自噬;干扰DUSP5促进RAW264.7巨噬细胞Beclin1、Atg5、Atg7和LC3-Ⅱ表达、自噬体形成和自噬流,且p-ERK1/2和p-p90RSK表达水平显著上调(P<0.01);PD98059抑制ERK1/2信号途径显著抑制Atg5和LC3-Ⅱ表达(P<0.01),并伴随着自噬体数量减少。提示BCG感染过程中,干扰DUSP5激活ERK1/2信号,从而促进巨噬细胞自噬。3.BCG感染RAW264.7巨噬细胞发现,干扰DUSP5抑制IL-1β和IL-6表达,且NF-κB磷酸化水平降低;体内研究证实,与BCG感染的C57BL/6J小鼠肺脏组织相比,干扰DUSP5缓解C57BL/6J小鼠肺脏组织炎症,并促进了 IL-10和IL-13表达。说明BCG感染的过程中,DUSP5发挥了促炎调控作用。4.BCG感染促进RAW264.7巨噬细胞脂肪酸氧化;干扰DUSP5,促进了 RAW264.7巨噬细胞中脂滴形成,并伴随着游离脂肪酸和甘油三脂含量升高,与此同时,脂肪酸氧化蛋白CPT-1A和PPARα表达水平下调,脂肪酸合成蛋白SCD1、FASN和PPARγ表达水平上调。此结果提示,DUSP5介导BCG感染诱导的巨噬细胞脂肪酸氧化。5.BCG感染条件下,C57BL/6J小鼠腹腔注射乙莫克舍可缓解肺脏组织炎症,且肺脏组织菌载量减少;在BCG感染的RAW264.7巨噬细胞中,乙莫克舍预处理抑制促炎因子IL-1β、IL-6和TNF-α表达,而自噬相关蛋白Beclin1、LC3-Ⅱ和溶酶体蛋白Rab7表达水平显著上调(P<0.01),且自噬体数量增加,自噬流增强;进一步研究发现,乙莫克舍促进RAW264.7巨噬细胞ROS产生,NAC抑制ROS显著抑制LC3-Ⅱ表达(P<0.05)。提示BCG感染过程中,DUSP5介导的脂肪酸氧化通过抑制ROS产生,抑制巨噬细胞自噬,并在BCG诱导的炎性反应中发挥负调控作用。本研究发现,BCG感染诱导DUSP5表达,从而促进巨噬细胞脂肪酸氧化。在此过程中,DUSP5介导的脂肪酸氧化途径抑制ROS产生,降低ERK1/2信号活性,进而抑制BCG感染诱导的巨噬细胞自噬,为巨噬细胞中滞留菌存活提供良好的细胞内环境;此外,DUSP5介导的脂肪酸氧化过程还促进了 IL-1β、IL-6和TNF-α等促炎因子的表达。以上结果表明,BCG感染过程中,DUSP5介导的脂肪酸氧化途径发挥着促炎症抑自噬的调控作用,说明代谢可以通过调控宿主细胞信号通路参与巨噬细胞免疫调控。DUSP5有望成为结核病宿主导向性治疗的新靶点,基于宿主免疫代谢的研究策略将为结核病致病机理的阐明和新型疫苗的研制提供新的思路和方向。