葡萄球菌蛋白A(SpA)促进医院获得性MRSA流行株ST239持续定植感染的分子机制

Emergence of hospital acquired methicillin-resistant Staphylococcus aureus (HA-MRSA) epidemic clone ST239 infection in healthcare facilities has been noted recently. Persistent colonization is an important risk factor for HA-MRSA infection. Our previous studies suggested that clinical HA-MRSA ST239 has a high level production of Staphylococcus protein A (SpA), the preliminary experiment verified that SpA played a significant role in nasal colonization, intracellular retention and resistance to phagocytosis of ST239, indicating that SpA is an essential factor for persistent colonization of ST239. However, the genes regulatory mechanism of high expression of SpA in HA-MRSA ST239 and SpA mobilize which effector molecules promoting intracellular bacterial retention and anti-killing, as well as the possible chaperone / adaptor proteins which interaction with SpA remained to be clarified. Our research group aims to elucidate the molecular mechanism of SpA promoting hospital acquired HA-MRSA epidemic clone ST239 persistent colonization based on the acquisition of spa gene mutant, complementary strain, purified proteins and polyclonal antibodies. In vivo experiment further confirm the impact of SpA on colonization, virulence of HA-MRSA ST239. All these results will provide new experimental evidences for supplementing the regulatory network of S. aureus virulence factors and the mechanism of persistent infections of S.aureus.

中国医院获得性(HA)-MRSA在医院内定植进而引发持续感染的分子机制是目前研究热点。申请人前期研究发现SpA蛋白在临床HA-MRSA流行株ST239中显著高表达，SpA促进ST239在宿主鼻腔内定植及宿主细胞内滞留和抗杀伤, 提示SpA在ST239持续性定植感染中扮演重要角色。要明确SpA促进HA-MRSA持续定植感染的具体分子机制，课题组将在构建一系列基因突变株及互补表达株、以及获得纯化蛋白及多克隆抗体基础上，从体外和体内实验角度阐明中国HA-MRSA流行株ST239高表达SpA的具体调控机制，宿主细胞内SpA通过调动哪些宿主效应分子促进细菌在宿主细胞内滞留和抗杀伤以及SpA与效应分子相互作用可能的伴侣蛋白/衔接蛋白。研究成果为补充和完善金葡菌致病因子的调控网络、为HA-MRSA如何引起持续性感染的机制提供新的实验依据。最终为及时诊断与感控措施实施及设计新的抗感染药物或疫苗提供药靶。

金黄色葡萄球菌，特别是耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）是目前医院获得性感染最重要的病原菌。病原性MRSA按其最初感染来源分为医院获得性MRSA（HA MRSA）、社区获得性MRSA（CA MRSA），HA MRSA是亚洲MRSA感染最主要类型。HA MRSA与CA MRSA致病机理不同，HA-MRSA 定植进而引发持续感染的分子机制是目前研究热点。为了分析HA-MRSA 流行株ST239 在医院内定植进而引发持续感染的分子机制，采用RNA-SEQ分析HA MRSA 流行株ST239 与CA-MRSA 流行株ST59 和ST398 主要基因表达差异，实验结果提示临床分离的HA-MRSA ST239 中Staphylococcal protein A（SpA）显著地高表达。.实验中使用鼠巨噬细胞（RAW 264.7细胞株）进行金黄色葡萄球菌ST239和ST398的临床分离株的TNFR1脱落动力学的研究。研究发现在巨噬细胞暴露于金葡菌的30分钟内，TNFR1的脱落在ST239和ST398中有明显差异，甚至在暴露后120分钟后差异也明显。同时通过分离人中性粒细胞，不同时间分析被中性粒细胞吞噬的细菌存活情况，研究发现spa 基因敲除后细菌在中性粒细胞内的存活能力明显降低。提示SpA 在HA-MRSA 流行株ST239 在宿主细胞内持续滞留、不易被清除中扮演重要角色。.SpA在一些感染中，例如关节炎和败血症，可促进金黄色葡萄球菌的毒力。为了检测高SpA表达的流行菌株HA-MRSA ST239与CA-SA ST398之间的感染死亡率的差别，在BALB / c小鼠中建立了急性菌血症模型。ST398菌株的死亡率显着高于ST239（p <0.001）。为了探索SpA蛋白在ST239感染的致病性中的高表达，随后建立了小鼠肾脓肿模型，使用亚致死量的细菌WT Ji99及其同基因spa突变株，与WT感染的小鼠相比，在突变体感染的小鼠的肾脏中形成脓肿形成的组织损伤也得到了缓解，这些数据表明，SpA蛋白是脓肿病变的主要因素，主要是HA-MRSA ST239感染的持续性损伤。.本项目分析SpA促进HA MRSA流行株ST239持续定植感染的分子机制，补充和完善金黄色葡萄球菌致病因子的调控网络，为医院获得性金黄色葡萄球菌引起的持续性定植感染的机制提供新的实验依据。