鸡白痢沙门菌致病岛-2 T3SS效应蛋白致病与免疫的分子机制

Pullorum disease is the common frequently-occurring disease of poultry,which is endemmic with the high level of prevalence in China and other developing countries, and cost great economic loss and damage. However, there was little known about the pathogenesis and immune mechanism of its pathogen Salmonella enterica serovar Pullorum (S. Pullorum),it dampens the development of the control measures for the disease. S. Pullorum is the host-adapted serovar and the represntative with no flagella in Salmonella spp. It implied S. Pullorum is an excellent research model to reveal the pathogenesis and immune mechanism of Salmonella. The project choose the type Ⅲ secretion system effectors of Salmonella pathogenesis island2 (SPI2-T3SS) as the breakthrough point, so as to reveal the survival and pathogenicity of S. Pullorum in chicken cells. First to analyze the distribution of SPI2-T3SS effectors in S. Pullorum strains isolated from different years,and their expression level during the process of cellular infection. Second to decode the interaction between them with NOD-like and Toll-like receptors with the signal transduction,and further the way to activate the autophagy and inflammasome. Third to reveal the pathogenic role of effectors and to define their immunobiological characteristic following constructing the defect strains and cloning, expressing of the effectors. This study will not only provide new understanding, new target and new technology for the control of pullorum disease, but also supply new knowledge of anti-infection immunity in chickens.

鸡白痢是禽类常见的多发病，在我国呈现高水平地方流行，经济损失大，危害持久，但国内外对其病原鸡白痢沙门菌的致病与免疫机制的研究很少，不利于有效防控乃至清除该病。鸡白痢沙门菌是宿主适应性致病菌，是沙门菌属中天然无鞭毛的代表，因而是一个良好模型。本项目以鸡白痢沙门菌致病岛2的Ⅲ型分泌系统（SPI2-T3SS）效应蛋白为切入点，以期揭示该菌在鸡体细胞内存活和致病的过程及其机制。通过测定分析不同年代分离株中SPI2-T3SS效应蛋白的携带状况，分析这些效应蛋白在细胞内致病过程中的表达水平；系统探究它们与NOD样受体和Toll样受体的相互作用，以及激活自噬体或炎性体的效应及其通路；再通过鸡白痢沙门菌Ⅱ型毒力岛特定效应蛋白缺失株的构建和主要效应基因的克隆表达，以研究揭示其致病作用及机制，并探明该类缺失株的免疫生物学特性。该研究不仅会为鸡白痢防控提供新认识，新靶标和新技术,而且对家禽感染免疫提供新知识。

鸡白痢是禽类常见的多发病，在我国呈现高水平地方流行，对雏鸡致死率高且可水平和垂直传播，经济损失大，危害持久。国内外对其病原的致病与免疫机制研究较少。本项目以鸡白痢沙门菌致病岛2的III型分泌系统（SPI2-T3SS）效应蛋白为切入点，探究该菌在体细胞内存活和致病的过程与机制。首先，我们构建了鸡白痢沙门菌与多种宿主细胞的互作模型，其中禽巨噬细胞系HD-11和禽原代单核吞噬细胞chMDM感染模型是研究不同效应蛋白在细菌感染细胞过程中扮演胞内存活和引起免疫应答效应的最佳模型。并以这些细胞感染模型探究鸡白痢沙门菌SPI2效应蛋白对功能及其引起的病理学变化。其次，在细胞、雏鸡和成年鸡感染模型中揭示了不同SPI2效应蛋白引起的细胞免疫应答和体液免疫应答特点，为了解效应蛋白的免疫应答规律和筛选合适的疫苗提供了充分的理论基础。同时，我们对鸡白痢沙门菌SPI2-T3SS效应蛋白在免疫应答方面的研究进一步明确了该菌主要激发Th2倾向的免疫应答，而Th1应答相对偏弱，为深入挖掘该菌引发Th2免疫应答抗原提供了理论支持。值得一提的是，研究中发现了一个新效应蛋白IpaJ，它可作为鸡白痢沙门菌特有的抗原，其显示出极强的抑炎效应与抑制NF-κB信号通路的活化存在紧密的联系，而对其分子作用机制的研究显示IpaJ参与抑制IκB的泛素化等多条路径。SPI-2缺失株（∆SPI-2）和部分SPI-2效应蛋白（SpiC、SptP、SipA）编码基因的缺失株表现出明显的毒力减弱，但是能引起宿主强烈的免疫应答和对野毒株感染有较强的免疫保护力。这些缺失株在开发成为鸡白痢沙门菌疫苗上显示出良好的应用前景，其中效应蛋白SpiC编码基因的缺失株在免疫应答和免疫保护方面表现最佳，“缺失spic和rfaH基因的鸡白痢沙门氏菌疫苗SKLZΔSpiC在江苏省的生产性试验”已经获得了转基因生物安全审批书，有望开发为鸡白痢疫苗。该研究不仅为鸡白痢防控提供了新认识、新靶标和新技术，而且为家禽感染免疫提供了新知识。