嗅鞘细胞吞噬功能在结核分枝杆菌感染中枢神经系统中作用的研究

Central Nervous system tuberculosis(CNS-TB) is still a deadly infectious diseases, and iconsidered to be caused by hematogenous spread. But there are always some patients with neither pulmonary tuberculosis nor hematogenous tuberculosis symptoms, thus it is believed that there may be anther route present for CNS-TB . The olfactory pathway is considered as a shortcut to pathogen invasion into the CNS, but there were only two way which has been well recognized. Virus can attack the CNS through olfactory nerve , and protozoa or fungi can penetrate the gap around the olfactory nerve and enter the CNS. Previously it was reported that olfactory ensheathing cell(OEC) can kill bacterial as an innate immune cells. Recently, it was found the OEC can not efficiently kill the bacterial thus will be a host cells for pathogenic microorganisms, which may be helpful to the spread of infection. Our study also found that OEC can phagocyte the Mycobacterium tuberculosis. Therefore, we speculate that Mycobacterium tuberculosis can survive in the OEC, and be transported to the olfactory bulb, which can cause CNS-TB. We intend to study it through the construction of co-culture of OEC and Mtb model and Intranasal administration induced mouse tuberculosis model to observe phagocytic function of OEC and the possible mechanism of Invasion in the CNS by Mycobacterium tuberculosis within OEC.

中枢神经系统结核感染（CNS-TB）致残致死率仍然很高，通常认为主要是由继发于肺结核的血源性播散所致，但也有患者既没有肺结核表现，也没有血源性结核症状，因此提示存在其他感染途径。鼻腔是最容易接触到外界的器官，嗅觉相关通路也被认为是病原微生物感染中枢的捷径，但主要是病毒通过嗅神经转运或者真菌原虫通过嗅神经周围间隙侵袭中枢神经系统。早先研究表明，嗅鞘细胞(OEC)可吞噬多种细菌，并发挥杀菌作用。但最近研究发现OEC杀菌功能并不彻底，从而成为细菌的宿主细胞，可能会协助神经感染的播散。而我们的研究也发现，OEC可以吞噬减毒的结核分枝杆菌卡介苗。因此我们推测：结核分枝杆菌可以在OEC内存活，并被转运至嗅球，进而引起CNS-TB。我们拟通过构建OEC和结核分枝杆菌的共培养模型和滴鼻法诱导小鼠结核感染模型，明确OEC吞噬结核分枝杆菌的现象、机制和意义，以及吞噬结核菌的OEC在CNS-TB发病中的作用。

本项目主要关注于颅周感染的细菌进入中枢神经系统的机理，旨在传统的血源性播散、神经干逆行转运以外，寻找病原进入中枢神经系统的其他途径。通过对临床病例的分析和文献的回顾，发现以硬脑膜及周边病变为主要特征围脑膜感染是包括鼻源性、耳源性及皮下感染相关中枢神经系统感染的主要表现形式。围脑膜感染均具有前驱颅周感染，可有免疫缺陷病史，脑脊液表现不典型，影像学主要表现为硬膜外脓肿/硬膜下积脓（DWI可见脑膜外局部高信号）和局灶性硬脑膜炎（MRI增强扫描可见局灶硬脑膜强化），宏基因组检测到的多为条件致病菌（颅周），提示围脑膜感染多为免疫缺陷使得硬脑膜屏障无法发挥对病原的抵挡作用。据此，我们设计了小鼠颅顶皮下细菌注射模型，实验结果证明在注射菌液后，颅骨没有明显变化的情况下，小鼠硬脑膜以血管外细胞渗出和血管内栓子、血栓样物质形成等为主要表现。但硬脑膜病变的数目和程度与注射菌液浓度无明显相关性。对脑组织的进一步研究表明，实验条件下脑组织内未出现炎症细胞聚集或组织水肿等急性炎症表现，但免疫荧光提示注射菌液组小鼠脑内星形胶质细胞和小胶质细胞出现了不同程度的激活，前者激活程度与菌液浓度呈正相关。这些研究提示头皮下细菌可以直接引起硬脑膜的感染或免疫反应，且在不引起脑实质炎症渗出的情况下引起脑实质的变化。因此我们提出假设：颅周器官微生物可以通过硬脑膜淋巴管或静脉逆行异位至硬脑膜；当硬脑膜免疫受损时，可引起围脑膜感染；进而引起脑膜淋巴管功能障碍，导致颅内大分子清除能力下降，引起神经损伤。除此之外，针对现有新冠疫苗存在的保护作用持续时长不足、保护面不广、保护人群不全等问题，本项目构建了携带S蛋白全长基因或S-RBD基因的重组卡介苗菌株，并证明可以作为一种潜在的新冠病毒肺炎的疫苗发挥作用。