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疟疾与结核病、艾滋病共称为世界三大传染病。在可感染人类的五种疟原虫中,恶性疟原虫(Plasmodium falciparum)感染所引起的临床症状最为严重,致死率也最高。恶性疟原虫表面相关抗原(Plasmodium falciparum surface-related antigen,Pf SRA)可输出到红细胞(Red blood cell,RBC)膜表面,参与疟原虫入侵RBC的过程。已有研究表明恶性疟患者的血清可以识别Pf SRA合成肽,但Pf SRA能否作为恶性疟疫苗候选蛋白仍需进一步的实验数据支撑。疟原虫生活史中红细胞内期(红内期)是疟原虫引起临床症状的唯一时期,对红内期致病机制的研究在疟疾的疫苗开发、药物研制中无疑是最重要的。由于受感染红细胞(Infected red blood cell,i RBC)与正常RBC结合形成玫瑰花环,粘附于血管壁,从而阻塞血管导致一系列病理表现。已有研究表明i RBC与血管内皮细胞接触后,内皮细胞出现激活和凋亡的现象,但其分子机制尚未明确。人脐静脉内皮细胞(Human umbilical vein endothelial cell,HUVEC)具有无限次传代的能力,是血管内皮细胞研究的良好细胞模型。因此,本研究主要探讨Pf SRA作为恶性疟疫苗候选蛋白的可行性,以及以HUVEC为对象研究Pf SRA是否参与内皮细胞凋亡及具体的分子机制。主要结果如下:一.恶性疟原虫表面相关抗原的基因多态性分析。本研究共收集到74份恶性疟患者的血液样本,将pfsra基因分为四段,设计测序引物,从血液样本中提取基因组DNA(Genomic DNA,g DNA),进行PCR扩增以及基因测序。使用Mega7,Dna SP等软件分析pfsra的基因多态性,结果表明Pf SRA的氨基端(N端)保守性较高,羧基端(C端)相对多态。二.Pf SRA的免疫原性及抗体保护性分析。通过原核表达系统表达Pf SRA重组蛋白(Recombinant Pf SRA protein,r Pf SRA),使用纯化后的重组蛋白免疫小鼠。酶联免疫吸附实验(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)结果显示r Pf SRA可诱导小鼠产生高水平的Ig G抗体,其中F1a组的抗体亲和力可达97%以上。CCK8细胞增殖实验结果显示Pf SRA可促进小鼠特异性淋巴细胞增殖。此外,流式细胞术(流式)检测发现小鼠的免疫血清可以抑制恶性疟原虫入侵RBC。三.Pf SRA对HUVEC表型的影响。流式检测结果表明只有r Pf SRA-F3a可以与HUVEC结合且促进HUVEC凋亡,CCK8细胞增殖实验和划痕实验结果表明r Pf SRA-F3a抑制HUVEC的增殖和迁移。蛋白质印迹法(Western blot)检测出细胞凋亡后抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤-2(B cell lymphoma-2,Bcl-2)的下调,以及剪切状态的天冬氨酸蛋白水解酶-3(Cysteinyl aspartate specific proteinase-3,Caspase-3)、剪切状态的聚ADP-核糖聚合酶(Poly ADP-ribose polymerase,PARP)和促进凋亡的Bcl-2相关x蛋白(Bcl-2associated x protein,Bax)的上调。四.初步探索Pf SRA调控HUVEC凋亡的分子机制。首先明确Pf SRA在HUVEC中的亚细胞定位。将富集的体外培养的恶性疟原虫与HUVEC共培养,染色后观察到随着孵育时间的增加,HUVEC中疟原虫相关物质逐渐增多。随后构建pfsra的真核质粒,通过转染人胚肾细胞293T(Human embryonic kidney cell 293T,HEK293T)发现细胞核中有F3段融合蛋白的表达,核质分离实验得到了同样的结果,并预测出F3基因有4段核定位信号(Nuclear localization signal,NLS),通过免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation,Co-IP)以及蛋白质体外结合实验发现F3与NLS受体蛋白即亲和素A(Karyopherin alpha,KPNA)1~6都有不同程度的结合。i RBC与HUVEC共孵育后,免疫荧光法检测发现Pf SRA进入细胞中与核仁素(Nucleolin,NCL,C23)共定位,且Co-IP实验发现F3a蛋白与C23结合。在HUVEC孵育过程中,F3a蛋白使其C23的表达量随时间呈下调趋势,而C23具有结合和稳定Bcl-2 m RNA的功能。流式检测发现纯化的r Pf SRA-F3aΔNLS3对HUVEC的促凋亡作用显著低于Pf SRA-F3a,说明入核作用与细胞凋亡有关。HUVEC过表达C23后,细胞凋亡比例有所下降。Western blot检测发现F3a可以激活对细胞增殖和凋亡具有调节作用的NF-κB和MAPK信号通路。综上所述,本研究发现Pf SRA的N端保守性高,可显著诱导小鼠的适应性免疫应答,Pf SRA-F1a抗体可以抑制恶性疟原虫入侵RBC,可以作为恶性疟疫苗的候选蛋白。r Pf SRA-F3a蛋白经KPNA介导入核后与细胞核中C23结合,导致C23对Bcl-2 m RNA的结合和稳定作用下降,同时NF-κB和MAPK信号通路被激活,从而调控了HUVEC的凋亡。本研究为阐明恶性疟原虫导致血管内皮细胞凋亡的机制提供新的研究证据,为恶性疟的防控提供理论依据。