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尿路感染會(huì )引發(fā)多種嚴重疾病，具有感染人數多和反復感染的特點(diǎn)，是一種給患者帶來(lái)終生痛苦的頑疾。研究發(fā)現，75~95%的尿路感染是由致病性大腸桿菌引起的，然而因其致病機尚不清晰，臨床方面始終難以有效防治。日前，南開(kāi)大學(xué)科研團隊的一項研究揭示了尿路致病性大腸桿菌致病過(guò)程中關(guān)鍵的囊泡逃逸環(huán)節分子機制，并發(fā)現利用Accell siRNA技術(shù)干擾宿主磷酸鹽轉運蛋白PIT1可以有效抑制感染。這一發(fā)現為治療尿路感染這一痼疾提供了新的思路。介紹該工作的論文發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊《細胞通訊》（Cell Reports）上。
尿路感染是一種嚴重影響患者生活質(zhì)量的多發(fā)性常見(jiàn)病，其發(fā)病率僅次于呼吸道和消化道感染，即使在抗生素治療后，仍有30~50%的患者出現反復性發(fā)作。致病性大腸桿菌是引發(fā)尿路感染的“罪魁禍首”，它首先通過(guò)膀胱上皮細胞特有的梭狀囊泡侵染膀胱上皮細胞。梭狀囊泡在生理功能和免疫功能兩方面都具有胞吐的特征。為避免被胞吐清除，致病性大腸桿菌需要從梭狀囊泡逃逸進(jìn)入細胞質(zhì)，并在單克隆基礎上大量復制形成含有一萬(wàn)個(gè)細菌以上的細胞內細菌群落，進(jìn)而使得致病性大腸桿菌在膀胱上皮細胞成功定植并引發(fā)疾病。同時(shí)，抗生素難以滲透這些細菌群落，這也增強了該菌的耐藥性。
“因此，尿路致病性大腸桿菌從梭狀囊泡逃逸到細胞質(zhì)中是其致病過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節，此前它的分子機制尚不清楚，這是我們這項工作的主要著(zhù)力點(diǎn)和突破口。”論文通訊作者、南開(kāi)大學(xué)泰達生物技術(shù)研究院教授馮露說(shuō)。
南開(kāi)研究團隊利用細胞模型、小鼠模型以及分子生物學(xué)等技術(shù)手段，發(fā)現了致病性大腸桿菌通過(guò)感知宿主免疫反應，表達一個(gè)外膜磷脂酶PldA來(lái)破壞宿主梭狀囊泡膜從而介導其逃逸。致病性大腸桿菌感染通過(guò)TLR4/NF-κB通路上調宿主細胞的磷酸鹽轉運蛋白PIT1的表達。PIT1位于梭狀囊泡膜上，將磷酸鹽轉運到細胞質(zhì)中。PIT1表達的上調降低了梭狀囊泡內的磷酸鹽濃度。致病性大腸桿菌的PldA通過(guò)雙組分系統PhoBR響應梭狀囊泡中的低濃度無(wú)機磷環(huán)境，破壞囊泡膜，介導尿路致病性大腸桿菌從梭狀囊泡內逃逸到細胞質(zhì)中。體內敲降PIT1可阻斷膀胱上皮細胞中致病性大腸桿菌逃逸梭狀囊泡這一途徑，抑制小鼠膀胱中細胞內細菌群落的形成，從而保護小鼠免受致病性大腸桿菌的感染。
“我們的研究揭示了由宿主蛋白PIT1介導的致病性大腸桿菌逃逸梭狀囊泡這一細菌致病關(guān)鍵步驟的分子機制，并利用Accell siRNA技術(shù)在小鼠體內證明干擾PIT1表達可以降低致病性大腸桿菌在小鼠膀胱組織的定植，抑制尿路感染的發(fā)生。”馮露介紹，Accell siRNA是一種成熟的可應用于人體的RNA干擾治療方法，因此這項工作既發(fā)現了一個(gè)新的藥物靶點(diǎn)，又證明了利用較成熟的技術(shù)實(shí)現治療的可行性。
該研究在其致病機制上的新發(fā)現為治療這一痼疾提供了新的思路，《細胞通訊》也同時(shí)刊發(fā)了美國貝勒醫學(xué)院和斯坦福大學(xué)科學(xué)家撰寫(xiě)的評論文章。他們認為這一發(fā)現具有重要的理論創(chuàng )新性和應用價(jià)值，未來(lái)可以通過(guò)開(kāi)發(fā)針對于這一病原菌和宿主之間相互作用機制的藥物小分子來(lái)治療和預防尿路感染。
南開(kāi)大學(xué)博士后龐羽、生命科學(xué)學(xué)院副教授程志暉、泰達生物技術(shù)研究院博士生張思為論文的第一作者，泰達生物技術(shù)研究院教授馮露、王磊為論文的共同通訊作者，南開(kāi)大學(xué)人民醫院轉化醫學(xué)研究院教授朱思偉為共同作者。該研究得到國家科技重大專(zhuān)項、國家自然科學(xué)基金項目、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等項目資助。
