半胱氨酸蛋白酶ApdS介導(dǎo)豬鏈球菌免疫逃逸的分子機(jī)制

豬鏈球菌(Streptococcus suis)是一種重要的人獸共患病原菌，不僅對養(yǎng)豬業(yè)造成了重大經(jīng)濟(jì)損失，也對全球的公共衛(wèi)生安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。自1968年丹麥?zhǔn)状螆?bào)道該菌感染人類以來，已在亞洲、北美和歐洲等70多個(gè)國家和地區(qū)發(fā)生了1 600起豬鏈球菌感染人的案例。豬鏈球菌可經(jīng)皮膚傷口和呼吸道侵入血液，在血液中存活并大量增殖，從而引發(fā)嚴(yán)重的菌血癥，并經(jīng)血液循環(huán)感染多個(gè)靶器官。豬鏈球菌抵抗和逃避宿主天然免疫防御的殺傷，是其在血液中存活、感染和致病的關(guān)鍵因素。

近年來發(fā)現(xiàn)，Cathelicidin LL-37在抵抗病原菌侵入和調(diào)控天然免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮了重要作用。LL-37表達(dá)分泌于皮膚角質(zhì)細(xì)胞、上皮細(xì)胞以及嗜中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞等免疫細(xì)胞。豬鏈球菌在感染侵入機(jī)體過程中始終要對抗LL-37的殺傷。然而，豬鏈球菌與LL-37的生物學(xué)關(guān)系以及該菌如何適應(yīng)和逃避LL-37介導(dǎo)的免疫防御，目前仍不清楚。

近期哈爾濱獸醫(yī)研究所動(dòng)物細(xì)菌病團(tuán)隊(duì)發(fā)表于《Journal of Biological Chemistry》的一項(xiàng)研究報(bào)道，首次證明了半胱氨酸蛋白酶ApdS在豬鏈球菌逃避宿主天然免疫防御中發(fā)揮重要作用，并揭示了ApdS切割抗菌肽cathelicidin LL-37從而介導(dǎo)豬鏈球菌免疫逃逸的分子機(jī)制。

該研究首先檢測了豬鏈球菌感染過程中宿主LL-37的表達(dá)情況，結(jié)果顯示在豬鏈球菌2型野生株體外感染嗜中性粒細(xì)胞時(shí)，LL-37的蛋白表達(dá)水平隨著感染劑量的增加而上調(diào)，提示了LL-37可能在抵抗豬鏈球菌感染的宿主防御中發(fā)揮重要功能；通過熒光定量PCR和western blot分析，結(jié)果顯示：隨著LL-37亞致死濃度的增加，豬鏈球菌表面蛋白ApdS的mRNA轉(zhuǎn)錄水平和蛋白表達(dá)水平也顯著上調(diào)，表明ApdS可能參與豬鏈球菌抵抗和逃逸LL-37的殺傷。在探究ApdS介導(dǎo)豬鏈球菌免疫逃逸的分子機(jī)制方面，該研究發(fā)現(xiàn)ApdS能迅速靶向并切割LL-37，而當(dāng)ApdS第26位的半胱氨酸被丙氨酸取代后，ApdS失去了切割LL-37的活性，表明該氨基酸位點(diǎn)為ApdS的活性位點(diǎn)。ApdS切割LL-37后的截短肽顯著降低了其對豬鏈球菌的殺菌活性，這是由于截短肽中二級(jí)結(jié)構(gòu)α螺旋含量降低所導(dǎo)致的。同時(shí)，敲除豬鏈球菌的apdS基因后，顯著降低了其對LL-37殺傷的抵抗力；而回補(bǔ)該基因后，可以恢復(fù)其對LL-37殺傷的抵抗力；該研究指出ApdS蛋白酶對保護(hù)豬鏈球菌逃逸LL-37的殺傷至關(guān)重要。

隨后該研究又評(píng)估了ApdS蛋白酶在豬鏈球菌抵抗吞噬細(xì)胞攻擊中的作用，結(jié)果顯示豬鏈球菌apdS基因缺失株增加了其對THP-1細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞及其形成胞外誘捕網(wǎng)(NETs)殺傷的敏感性，表明ApdS能夠協(xié)助豬鏈球菌逃逸宿主天然免疫的殺傷作用。該研究指出，ApdS切割LL-37后，減弱了LL-37對嗜中性粒細(xì)胞的趨化性及誘導(dǎo)NETs形成和活性氧(ROS)產(chǎn)生的能力。

該研究揭示了豬鏈球菌一種新的免疫逃避策略，豐富了當(dāng)前對于豬鏈球菌致病機(jī)制的認(rèn)知，同時(shí)為豬鏈球菌抗菌藥物的研發(fā)提供重要指導(dǎo)。