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大肠杆菌K1(Escherichia coli K1)是引起新生儿脑膜炎的主要病原菌,致死率高,而幸存者往往发生永久性神经系统后遗症。细菌性脑膜炎的治疗主要依靠抗生素,但是随着抗生素的滥用出现耐药菌株,几乎使第一线药物疗效尽失。因此,研究E.coli K1的感染机制、寻找新的药物作用靶点、研发新的药物迫在眉睫。E.coli K1的荚膜为α-2,8连接的多聚唾液酸,是最重要的毒力因子,可保护细菌不被巨噬细胞吞噬并形成菌血症,在细菌感染脑微血管内皮细胞、穿过血脑屏障并入侵神经系统中扮演重要角色。E.coli K1的荚膜唾液酸被O-乙酰化修饰,但O-乙酰化修饰在脑膜炎形成过程中的作用还不清楚。前期研究揭示了细菌荚膜唾液酸的合成与O-乙酰化修饰途径,并获得无荚膜的突变株(neuD-KO)和荚膜O-乙酰化修饰程度高的变种(NeuO+)。 本研究通过在野生株(WT)中表达合成荚膜唾液酸的关键基因,得到荚膜唾液酸O-乙酰化水平不同的菌株;以鼠巨噬细胞RAW264.7、人THP-M细胞和体外培养的鼠脑微血管内皮细胞(BMEC)为模型,通过侵染分析、免疫荧光染色和透射电子显微镜研究了细菌对细胞的粘附、侵入和胞内存活。结果表明,荚膜O-乙酰化水平越高,粘附和进入巨噬细胞的细菌就越少。此外,所有菌株进入巨噬细胞后都形成内吞小泡(ECV);在RAW264.7细胞内,neuD-KO形态最早改变,然后是WT,而NeuO+在24小时内形态未变。这些结果说明,荚膜唾液酸的O-乙酰化修饰抑制了巨噬细胞对大肠杆菌的识别和吞噬,并帮助细菌在细胞内存活。研究了ECV在巨噬细胞和BMEC内的运输过程,发现包含WT、neuD-KO和荚膜低O-乙酰化细菌WT(pSialK)的小泡均与溶酶体融合,而包含NeuO+的小泡未与溶酶体融合,暗示荚膜高O-乙酰化细菌可能是通过caveolae方式形成ECV。另外,抑制肌动蛋白和微管蛋白的活性导致巨噬细胞吞噬E.coliK1的能力降低,表明巨噬细胞对不同菌株的吞噬都需要细胞骨架的重排。