课题基金 / 基金详情

OmpA在肺炎克雷伯菌入侵血脑屏障致细菌性脑膜炎中的作用机制研究

批准号:
82072347
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
曹建明
依托单位:
学科分类:
微生物学检验
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹建明

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
细菌性脑膜炎是一种严重的中枢神经系统疾病,具有较高的发病率和致残率。我们分析临床资料发现:肺炎克雷伯菌占脑脊液分离革兰阴性菌第二位,且部分患者是由血流感染肺炎克雷伯菌后细菌经血脑屏障进入脑脊液而继发脑膜炎。这种现象可能与病原菌利用外膜蛋白黏附于人脑内皮细胞并侵入血脑屏障有关,其中OmpA蛋白作为革兰阴性菌主要的外膜蛋白,可辅助病原菌黏附于细胞表面。我们的前期研究显示,血流感染入侵脑脊液组分离的肺炎克雷伯菌ompA基因表达量显著高于仅血流感染组,提示OmpA蛋白在病原菌黏附及入侵血脑屏障中具有重要的作用。本课题以OmpA为研究靶点,利用基因敲除回补技术分别构建基因敲除和回补菌株,通过体外感染人脑内皮细胞及构建体内小鼠感染模型等方法明确OmpA蛋白在肺炎克雷伯菌入侵血脑屏障致脑膜炎中的重要作用及机制。本研究成果将为临床预防并治疗肺炎克雷伯菌脑膜炎提供潜在靶点和理论依据。
英文摘要
Bacterial meningitis is a serious central nervous system (CNS) disease with high morbidity and disability rate. Our analysis of clinical data revealed that Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) ranked second in Gram-negative bacteria isolated from cerebrospinal fluid (CSF). And K. pneumoniae in some patients with bloodstream infections can be secondary to meningitis from blood through blood-brain barrier (BBB). This phenomenon may be related to pathogens using outer membrane proteins (OMPs) to adhere to human brain microvascular endothelial cells (HBMEC) and invade BBB. Among them, OmpA protein is the main OMP of Gram-negative bacteria, which can help pathogens adhere to cell surface. Our previous studies showed that the expression of ompA gene of K. pneumoniae isolated from both bloodstream and CSF group was significantly higher than that bloodstream alone group, suggesting that OmpA protein played an important role in pathogen adhesion and invasion of the BBB. In this project, the outer membrane protein OmpA is used as the research target. Gene knockout and complement technology are used to construct gene knockout and complement strains, respectively. The establishment of in vitro infection of human endothelial cells and in vivo mouse infection model clarify the important role and mechanism of OmpA protein caused by K. pneumoniae meningitis. The research results will provide potential targets and theoretical basis for clinical prevention and treatment of K. pneumoniae meningitis.
细菌性脑膜炎是一种严重的中枢神经系统疾病,具有较高的发病率和致残率。外膜蛋白A(OmpA)是介导细菌粘附和入侵各系统的重要蛋白,然而,OmpA蛋白是否以及如何在肺炎克雷伯菌粘附和入侵血脑屏障致细菌性脑膜炎中起作用,目前尚未见相关报道。为回答这一问题,我们收集了分离自肺炎克雷伯菌血流感染继发脑膜炎患者的菌株(实验组菌株)和仅分离自血流感染患者的肺炎克雷伯菌(对照组菌株),发现实验组菌株ompA基因的表达量显著高于对照组菌株,提示OmpA蛋白可能在肺炎克雷伯脑膜炎中起作用。接着,我们通过构建ompA基因敲除和回补菌株探究了OmpA在肺炎克雷伯菌粘附和入侵血脑屏障中的作用。通过构建FK3907菌株的ompA基因敲除(FK3907 ΔompA)和回补菌株(FK3907 ΔompA+ompA),发现ompA基因敲除菌株的粘稠度、生物膜形成能力、血清抗性、体外竞争能力及大蜡螟死亡率显著降低,证实OmpA促进肺炎克雷伯菌在体内外的毒力;通过构建野生型、ompA基因敲除和回补菌株感染的小鼠脑膜炎模型,发现ompA基因敲除后小鼠无法形成脑膜炎,且小鼠脑组织中细菌载量、死亡率、病理组织损伤情况均显著下降,提示ompA基因可能有助于肺炎克雷伯菌进入脑组织;通过伊文思蓝实验及体外血脑屏障模型证实OmpA有助于肺炎克雷伯菌破坏血脑屏障;这些研究结果提示OmpA在肺炎克雷伯菌粘附和入侵血脑屏障中起至关重要的作用。最后,我们从多途径对其具体机制进行了探究,发现OmpA不会直接影响脑微血管内皮细胞(bEnd.3)和小鼠脑组织中gp96和紧密连接蛋白的表达及分布,提示OmpA蛋白不是通过细胞旁途径介导肺炎克雷伯菌穿过血脑屏障;FK3907菌株和FK3907 ΔompA+ompA菌株感染bEnd.3后,扰乱了bEnd.3细胞的骨架结构,提示OmpA蛋白通过跨细胞途径介导肺炎克雷伯菌进入血脑屏障;同时,实验证明OmpA诱导的炎症反应影响了紧密连接蛋白的表达,增加了血脑屏障的通透性,从而破坏了血脑屏障,提示OmpA可能通过促炎途径介导肺炎克雷伯菌脑膜炎;FK3907和FK3907 ΔompA+ompA菌株促进了RAW264.7细胞的粘附、侵袭、胞内增殖和迁移能力,提示OmpA通过特洛伊木马途径介导肺炎克雷伯菌穿越血脑屏障进入脑组织引起细菌性脑膜炎。本项目的成果为肺炎克雷伯菌脑膜炎的致病机制提供了新的理解,
补体依赖的噬菌体解聚酶对抗高毒力肺炎克雷伯菌肝脓肿:免疫激活与膜攻击协同机制研究
  • 批准号:
    ZCLMS26H2001
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2026
  • 负责人:
    曹建明
  • 依托单位:
国内基金
海外基金