单核细胞增生李斯特菌侵入山羊脑组织:血脑屏障破坏的机制及凋亡和自噬的调控

Listeria monocytogenes invasion in goat brain tissues: mechanisms of blood-brain barrier disruption and regulation of apoptosis and autophagy.

作者信息Yunhai Hu, Lingkang Liu, Wenya Zheng, Ben Liu, Songlin Ding, Siyuan Shi, Yifan Wu, Yu Cao, Jingya Liu, Xiaojie Zhou, Xinli Huang
PMID41847201
发布时间2026-03-17
DOI10.3389/fmicb.2026.1748896

实验完整度

包含体内山羊感染模型(n=6/组),采用免疫荧光、TUNEL、免疫组化、Western blot、qRT-PCR等多层级验证,涵盖细菌定植、BBB完整性、凋亡和自噬通路的功能与机制分析。

主要模型

山羊体内感染模型(Ganxi山羊,30月龄,静脉注射LM 1×10^7 CFU/g) 脑组织样本(大脑、小脑、中脑、脑桥、延髓)

重点核对

感染剂量:1×10^7 CFU/g,静脉注射10 mL 感染时间:72-96小时(出现神经症状后处死) 动物分组:感染组(n=6)和对照组(n=6) 脑区:大脑、小脑、中脑、脑桥、延髓 统计方法:非配对t检验,p<0.05为显著

摘要

背景:单核细胞增生李斯特菌(LM)是一种人畜共患的胞内病原体,可在反刍动物(如山羊)和人类中引起致命的神经系统感染。然而,在山羊模型中,LM如何突破血脑屏障(BBB)并调节神经元程序性细胞死亡(凋亡/自噬)的机制仍不清楚——这些知识对于畜禽疾病防控至关重要。本研究旨在调查LM在山羊中枢神经系统中的时空入侵途径、其对凋亡和自噬的脑区特异性影响,以及Pink1/Parkin通路在LM感染期间线粒体自噬中的作用。方法:通过静脉注射LM感染山羊以建立颅内感染模型。定量脑组织中的细菌载量,并使用多种技术(免疫荧光、TUNEL、免疫组织化学、Western blot、qRT-PCR)检测BBB完整性、凋亡/自噬标志物及相关通路蛋白(E-cadherin/c-Met、Bcl-2/Bax、LC3B、Pink1/Parkin)。结果:LM对脑干区域(中脑、脑桥、延髓)表现出趋向性,并在神经元和胶质细胞中局灶性定植。BBB紧密连接蛋白(ZO-1、Claudin-1、Occludin)表现出区域特异性失调;值得注意的是,在延髓中观察到Claudin-1和Occludin的上调,提示局部代偿反应。LM感染与E-cadherin/c-Met通路的激活相关,可能促进跨内皮和神经元入侵。凋亡(Bcl-2/Bax失衡)和自噬(LC3B、Pink1/Parkin)在大脑区域间受到异质性调节,在大脑、小脑、中脑和延髓中观察到显著的定量变化。结论:LM侵入山羊脑组织伴随BBB破坏,表现出脑干趋向性,并通过区域特异性途径调节凋亡和自噬,为反刍动物LM诱导的神经发病机制提供了新的见解。

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
LM如何侵入山羊脑组织,破坏血脑屏障,并在不同脑区调节凋亡和自噬?
核心机制
LM感染激活E-cadherin/c-Met通路,并区域特异性地调节紧密连接蛋白(ZO-1、Claudin-1、Occludin)表达,破坏BBB;同时通过Bcl-2/Bax失衡和Pink1/Parkin通路调节凋亡与自噬,具有脑区异质性。
主要证据
山羊静脉感染模型显示LM定植于脑干,免疫荧光、Western blot、IHC和qRT-PCR证实紧密连接蛋白失调、E-cadherin/c-Met上调、Bcl-2/Bax比例变化及自噬标志物(LC3B、Pink1、Parkin)表达改变。
研究意义
研究填补了反刍动物LM神经发病机制的空白,为控制反刍动物神经性李斯特菌病提供潜在靶点,有助于改善家畜健康并减少经济损失。

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

建立山羊LM颅内感染模型

模拟LM经血液侵入中枢神经系统并引起神经症状的过程。

对12只健康成年Ganxi山羊(30月龄,30-40 kg)进行静脉注射LM悬浮液(1×10^7 CFU/g)或无菌0.9% NaCl,感染后72-96小时出现神经症状时处死,收集脑组织。

2

验证LM脑内定植与趋向性

检测LM在不同脑区的分布和数量,确定其脑干趋向性。

通过免疫荧光染色检测LM在神经元(NeuN+)和胶质细胞(GFAP+)中的定位,并通过细菌培养定量脑组织中的CFU。

3

评估血脑屏障完整性

检测LM感染对紧密连接蛋白表达和分布的影响。

通过Western blot、免疫组化和qRT-PCR检测ZO-1、Claudin-1、Occludin的蛋白和mRNA水平,分析区域差异。

4

分析E-cadherin/c-Met通路激活

评估LM感染是否激活E-cadherin/c-Met通路,参与跨内皮和神经元入侵。

通过IHC和qRT-PCR检测E-cadherin和c-Met的表达水平。

5

检测凋亡及相关蛋白表达

评估LM感染对脑组织凋亡的影响及Bcl-2/Bax平衡的变化。

使用TUNEL染色检测凋亡细胞,Western blot、IHC和qRT-PCR检测Bcl-2和Bax的表达。

6

检测自噬及相关蛋白表达

评估LM感染对自噬标志物LC3B及Pink1/Parkin通路的影响。

通过Western blot、IHC和qRT-PCR检测LC3B、Pink1和Parkin的表达水平。

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
验证细胞功能变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
TSA琼脂平板----
抗李斯特菌抗体Abcam--
Alexa Fluor® 594标记二抗Thermo Scientific--
DAPIBeyotime--
TUNEL BrightGreen凋亡检测试剂盒Vazyme--
总蛋白提取试剂盒Solarbio--
BCA蛋白定量试剂盒Boster--
ECL超敏化学发光检测试剂盒NCM--
AI600多功能成像系统GE Healthcare--
TRIzol试剂Invitrogen--
miScript逆转录试剂盒Vazyme--
ChamQ SYBR qPCR试剂盒Vazyme--
StepOnePlus系统Applied Biosystems--
倒置荧光显微镜Ti-SNikon--
小鼠单克隆抗E-cadherin抗体Abcamab76055
兔单克隆抗c-Met抗体Abcamab225524
大鼠单克隆抗ZO-1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-33725
小鼠单克隆抗Claudin-1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-166338
小鼠单克隆抗Occludin抗体Santa Cruz Biotechnologysc-133256
兔单克隆抗LC3B抗体Biossbsm-60842R
兔单克隆抗PINK1抗体Biossbs-22173R
兔多克隆抗Parkin抗体Biossbs-23687R
兔单克隆抗Bax抗体Abcamab32503
兔单克隆抗Bcl-2抗体Abcamab182858

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
动物模型
山羊品种(Ganxi山羊)、年龄(30月龄)、体重(30-40 kg)、感染剂量(1×10^7 CFU/g)、静脉注射体积(10 mL)、感染时间(72-96小时)
阅读提示:Materials and methods - Animal model and sample collection
细菌定植检测
脑组织匀浆浓度(10% w/v PBS)、TSA琼脂培养条件(37°C,24小时)、免疫荧光抗LM抗体稀释度(1:800)
阅读提示:Materials and methods - Bacterial load quantification、- Immunofluorescence staining
BBB完整性
紧密连接蛋白(ZO-1、Claudin-1、Occludin)的检测方法(Western blot、IHC、qRT-PCR)及抗体稀释度
阅读提示:Materials and methods - Immunohistochemistry、- Western blot analysis、- Quantitative reverse transcription PCR,Figure 2
凋亡检测
TUNEL检测试剂盒、Bcl-2和Bax的抗体稀释度(Western blot: 1:1500和1:1000;IHC: 1:200)
阅读提示:Materials and methods - TUNEL assay、- Immunohistochemistry、- Western blot analysis,Figure 4
自噬检测
LC3B、Pink1、Parkin的抗体稀释度(Western blot: 1:1500, 1:1000, 1:1500;IHC: 1:400, 1:200, 1:200)
阅读提示:Materials and methods - Immunohistochemistry、- Western blot analysis,Figure 5