伤寒沙门菌的Vi荚膜多糖通过结合人C型凝集素DC-SIGN促进巨噬细胞吞噬

The Vi Capsular Polysaccharide of Salmonella Typhi Promotes Macrophage Phagocytosis by Binding the Human C-Type Lectin DC-SIGN.

作者信息Lillian F Zhang, Bernd Lepenies, Sayuri Nakamae, Briana M Young, Renato L Santos, Manuela Raffatellu, Brian A Cobb, Hirotaka Hiyoshi, Andreas J Bäumler
PMID36286551
期刊mBio
发布时间2022-12
DOI10.1128/mbio.02733-22

实验完整度

包含细胞模型(THP-1、原代巨噬细胞、中性粒细胞)的功能验证和受体结合ELISA等机制验证,但缺乏动物模型和体内验证。

主要模型

人单核细胞来源巨噬细胞 THP-1巨噬细胞样细胞 人中性粒细胞 HeLa细胞

重点核对

伤寒沙门菌野生型Ty2与ΔtviB-vexE突变株的使用 庆大霉素保护实验检测吞噬(MOI=10,感染30分钟) 抗DC-SIGN阻断抗体或同型对照预处理 PMA或M-CSF诱导分化 DC-SIGN-hFc结合ELISA EDTA处理抑制结合

摘要

荚膜多糖是胞外而非胞内细菌病原体的常见毒力因子,因为这些表面结构具有抗吞噬特性。因此,作为胞内病原体的肠道沙门菌肠道亚种伤寒血清型合成与毒力相关的(Vi)荚膜,这一现象显得矛盾。在此,我们表明Vi荚膜多糖在伤寒沙门菌与不同宿主吞噬细胞亚群相互作用时具有不同功能。Vi荚膜多糖使伤寒沙门菌选择性逃避人中性粒细胞的吞噬,同时促进人巨噬细胞的吞噬。C型凝集素受体筛选鉴定出人DC-SIGN是参与荚膜伤寒沙门菌巨噬细胞结合和吞噬的受体。与DC-SIGN的抗炎活性一致,纯化的Vi荚膜多糖降低了巨噬细胞中的炎症反应。这些数据表明,Vi荚膜多糖与人C型凝集素受体DC-SIGN的结合有助于伤寒热的发病机制。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
研究旨在探究伤寒沙门菌Vi荚膜多糖如何在与中性粒细胞和巨噬细胞相互作用时产生不同功能,以及其受体机制。
核心机制
Vi荚膜多糖通过结合巨噬细胞表面的C型凝集素DC-SIGN,促进巨噬细胞吞噬,同时抑制中性粒细胞吞噬,并通过DC-SIGN/RAF-1通路诱导IL-10表达,抑制促炎细胞因子。
主要证据
通过庆大霉素保护实验显示Vi荚膜抑制中性粒细胞吞噬但不影响巨噬细胞吞噬;ELISA筛选鉴定DC-SIGN为结合受体;抗DC-SIGN阻断抗体验证其作用;纯化Vi多糖诱导IL-10并抑制IL-6和IL-23A表达。
研究意义
Vi荚膜多糖结合DC-SIGN可能抑制宿主炎症反应,从而促进伤寒沙门菌在组织中的持续存在,有助于伤寒热的发病机制。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测Vi荚膜对吞噬细胞摄取的影响

确定Vi荚膜多糖是否影响伤寒沙门菌被中性粒细胞和巨噬细胞的摄取。

使用野生型Vi+伤寒沙门菌和ΔtviB-vexE突变株感染人单核细胞来源巨噬细胞、THP-1巨噬细胞样细胞和人中性粒细胞,通过庆大霉素保护实验定量细胞内细菌CFU,并通过荧光显微镜观察GFP标记的细菌。

2

筛选结合Vi荚膜多糖的C型凝集素受体

鉴定能够结合Vi荚膜多糖的宿主受体。

将生物素化Vi荚膜多糖包被在链霉亲和素微孔板上,与15种CLR-hFc融合蛋白孵育,通过ELISA检测结合;并用EDTA处理验证钙依赖性。

3

验证Vi荚膜多糖与DC-SIGN的特异性结合

确认DC-SIGN能结合表达Vi荚膜多糖的完整细菌,并研究结合是否钙依赖。

将福尔马林灭活的野生型或ΔtviB-vexE突变株包被ELISA板,检测DC-SIGN-hFc结合;通过荧光显微镜观察结合;使用EDTA处理验证钙依赖性。

4

检测DC-SIGN对巨噬细胞吞噬Vi荚膜伤寒沙门菌的作用

确定DC-SIGN是否介导巨噬细胞对荚膜伤寒沙门菌的吞噬。

用PMA分化THP-1细胞为巨噬细胞样细胞,使用抗DC-SIGN阻断抗体或同型对照预处理,感染野生型和突变株,通过庆大霉素保护实验测定细胞内CFU。

5

检测Vi荚膜多糖对巨噬细胞炎症反应的影响

评估Vi荚膜多糖是否调节巨噬细胞的促炎和抗炎细胞因子表达。

用纯化的Vi荚膜多糖刺激THP-1巨噬细胞,检测IL-10、IL-6和IL-23A的mRNA水平;用LPS刺激并加入Vi多糖观察抑制效果;使用RAF-1抑制剂GW5074处理验证信号通路。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
LB肉汤----
RPMI 1640培养基----
GlutaMAX添加剂Gibco35050061
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯----
巨噬细胞集落刺激因子STEMCELL Technologies--
EasySep直接人中性粒细胞分离试剂盒STEMCELL Technologies--
EasySep直接人单核细胞分离试剂盒STEMCELL Technologies--
ImmunoCult-SF巨噬细胞培养基STEMCELL Technologies--
未标记DC-SIGN表达载体Sino BiologicalHG10200-UT
潮霉素B----
庆大霉素Gibco--
抗人DC-SIGN/CD209抗体R&D Systemsclone
抗小鼠IgG2B同型对照抗体R&D SystemsMAB004
Hoechst 33342----
抗沙门菌O抗原因子12血清BD Difco227791
Alexa Fluor 594偶联山羊抗兔IgGInvitrogenA-11012
FITC偶联链霉亲和素----
福尔马林----
链霉亲和素包被微孔板----
HiTrap Protein G HP柱GE Healthcare--
酰肼生物素Thermo Fisher Scientific--
Amicon柱Merck Millipore--
TRI试剂Molecular Research Center--
SYBR Green PCR预混液Applied Biosystems--
ViiA7实时PCR系统Applied Biosystems--
Zombie Aqua可固定活力试剂盒BioLegend--
APC标记抗人DC-SIGN/CD209抗体R&D SystemsFAB161A-025
FACSVerseBD Biosciences--
GW5074Sigma-Aldrich--
LPS (O-9)Sigma-Aldrich--
卡那霉素----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细菌培养与Vi诱导
低钠(0.25% NaCl)预培养以诱导Vi表达;细菌生长至OD600=1.0。
阅读提示:参见Materials and Methods中的“Bacterial strains and culture conditions”
吞噬实验
感染复数(MOI)为10;感染时间30分钟;庆大霉素浓度0.1 mg/mL;细胞密度5×10^5/孔。
阅读提示:参见Materials and Methods中的“Gentamicin protection assays”
阻断抗体实验
抗DC-SIGN抗体或同型对照浓度5 μg/孔,预处理30分钟。
阅读提示:参见Materials and Methods中的“Gentamicin protection assays”
CLR-hFc ELISA
生物素化Vi荚膜多糖包被浓度1 μg;CLR-hFc蛋白200 ng;孵育1小时;EDTA处理浓度10 mM。
阅读提示:参见Materials and Methods中的“CLR-hFc ELISAs”
炎症反应检测
Vi荚膜多糖刺激浓度(10 μg/mL用于IL-10);刺激时间21小时;LPS浓度10 ng/mL;RAF-1抑制剂GW5074浓度5 mM。
阅读提示:参见Materials and Methods中的“Quantitative real-time PCR”