酸性神经鞘磷脂酶调控巨噬细胞凋亡影响金黄色葡萄球菌肺炎的机制

Staphylococcus aureus pneumonia has a high mortality, which leads to high financial cost and serious health problems. Recent studies have shown acid sphingomyelinase (ASM) deficient macrophage fails to clear intracellular bacteria; other shows macrophage-associated bacteria killing plays a key role in host immune system. However, the connection between ASM and apoptosis associated bacteria killing is poorly known. Our previous studies showed ASM deficiency reduces apoptosis of macrophages, and pharmacological inhibition or gene deficiency induces massive release of IL-1β and susceptibility upon pneumonia. Thus, we hypothesize that ASM is involved in macrophage associated bacterial killing. To confirm our hypothesis, we use staphylococcus aureus pneumonia model in vivo and in vitro, to detect ASM-dependent reactive oxygen species production in regulation macrophage apoptosis; we further detect whether macrophage apoptosis is associated with bacteria killing, cytokine release, neutrophil infiltrating and death of mice. Our study aims to discover a novel mechanism regulating staphylococcus aureus pneumonia, to provide a new therapeutic target for prevention, treatment and diagnosis of pneumonia.

金黄色葡萄球菌肺炎致死率极高，导致严重健康问题以及高额医疗花费。近期研究显示，酸性神经鞘磷脂酶（ASM）基因敲除的巨噬细胞不能有效清除细胞内的金葡菌；此外，巨噬细胞凋亡相关性细菌杀灭在宿主免疫中起关键作用。然而，ASM与凋亡相关杀菌二者间的关联机制仍未探明。我们前期实验发现，金葡菌肺炎时ASM基因敲除能够减少巨噬细胞凋亡，同时ASM敲除和药理性抑制的小鼠IL-1β大量不可控释放、动物死亡，我们推测ASM与细胞凋亡相关性杀菌密切相关。本项目为验证这一假说，以野生型、ASM敲除金葡菌肺炎动物、细胞模型为基础，研究ASM介导产生的活性氧，通过caspase途径来激活巨噬细胞细胞凋亡性杀菌，继而调控细胞因子释放、炎性细胞肺部浸润，最终导致细胞因子风暴、动物死亡。本研究旨在从新角度阐明金葡菌肺炎的调控机制，为临床治疗新靶点提供科学依据。

金黄色葡萄球菌是一种常见的革兰氏阳性球菌，有着较高的致病率和致死性。金葡菌肺炎导致的严重健康问题以及高额医疗花费，处理起来仍然非常棘手。金葡菌感染能够引起肺炎、脓毒血症、感染性休克等多种严重疾病，其致病性机理取决于多种毒性因子，其中最主要的是α-toxin，能够在细胞膜上形成孔洞、造成膜穿孔、细胞死亡。酸性神经鞘磷脂酶（ASM）-神经酰胺（Ceramide）系统此前有文献表明在感染免疫中起到重要作用。我们首先用形态学实验和MTT方法确定了金葡菌α-toxin能够引起巨噬细胞死亡的最佳剂量为2.5 µg/ml；免疫荧光方法表明ASM的产物ceramide在α-toxin的作用下显著升高。在检测了多种细胞程序性死亡途径后，我们确立了ASM调控α-toxin引起的细胞焦亡信号通路。金葡菌α-toxin能够激活炎症信号通路，并引起caspase1的裂解，升高cle-GSDMD的表达，以及细胞悬浮液中IL-1β的增加。在系统感染实验中，金葡菌能够缓解外周血WBC升高、肺组织F4/80标记的巨噬细胞浸润，以及减少BALF中蛋白含量，最重要的是也能减少焦亡标志物GSDMD的裂解。本研究旨在从新角度阐述了金葡菌肺炎的调控机制，为临床治疗新靶点提供科学依据。