PIT1表达的上调，降低了梭状囊泡内的磷酸盐浓度，尿路致病性大肠杆菌感知梭状囊泡中的低浓度无机磷环境，表达PldA，破坏梭状囊泡膜，进而从梭状囊泡内逃逸到细胞质中。
尿路感染会引发多种严重疾病，具有感染人数多和反复感染的特点，是一种给患者带来终生痛苦的顽疾。研究发现，75%—95%的尿路感染是由尿路致病性大肠杆菌引起的，然而因其致病机制尚不清晰，在临床上，这一顽疾始终难以得到有效防治。
日前，南开大学科研团队的一项研究揭示了尿路致病性大肠杆菌致病过程中关键的囊泡逃逸环节的分子机制，并发现利用Accell siRNA技术干扰宿主磷酸盐转运蛋白PIT1可以有效抑制感染。这一发现为治疗尿路感染这一痼疾提供了新的思路。相关论文发表于国际学术期刊《细胞通讯》上。
囊泡逃逸环节的分子机制被发现
尿路感染是一种严重影响患者生活质量的多发性常见病，其发病率仅次于呼吸道和消化道感染，即使在抗生素治疗后，仍有30%—50%的患者出现反复性发作。
尿路致病性大肠杆菌是引发尿路感染的“罪魁祸首”，它通过膀胱上皮细胞特有的梭状囊泡侵染膀胱上皮细胞。梭状囊泡在生理功能和免疫功能方面均具有胞吐的特征。胞吐是细胞内囊泡通过与细胞膜融合将内容物释放到细胞外的过程。
为避免被胞吐清除，尿路致病性大肠杆菌需要从梭状囊泡中逃逸进入细胞质，并在单克隆基础上大量复制形成含有一万个细菌以上的细胞内细菌群落，进而使得尿路致病性大肠杆菌在膀胱上皮细胞成功定植并引发疾病。抗生素难以渗透这些细菌群落，这也增强了该菌的耐药性。
“因此，尿路致病性大肠杆菌从梭状囊泡逃逸到细胞质中是其致病过程的关键环节，此前它的分子机制尚不清楚，这是我们这项工作的主要着力点和突破口。”论文通讯作者、南开大学泰达生物技术研究院教授冯露说。
南开大学研究团队利用细胞模型、小鼠模型以及分子生物学等技术手段，发现尿路致病性大肠杆菌可通过TLR4/NF-κB通路上调宿主细胞的磷酸盐转运蛋白PIT1的表达。PIT1位于梭状囊泡膜上，负责将磷酸盐转运到细胞质中。PIT1表达的上调，降低了梭状囊泡内的磷酸盐浓度，尿路致病性大肠杆菌感知梭状囊泡中的低浓度无机磷环境，表达PldA，破坏梭状囊泡膜，进而从梭状囊泡内逃逸到细胞质中。
干扰蛋白形成可抑制尿路感染
“我们的研究揭示了由宿主蛋白PIT1介导的尿路致病性大肠杆菌逃逸梭状囊泡这一细菌致病关键步骤的分子机制，通过体内敲降PIT1蛋白，就可以阻断膀胱上皮细胞中尿路致病性大肠杆菌逃逸梭状囊泡这一途径，抑制小鼠膀胱上皮细胞内细菌群落的形成，从而保护小鼠免受尿路致病性大肠杆菌的感染。”冯露说。
科研团队使用了敲降蛋白表达的Accell siRNA技术，证明在小鼠体内干扰PIT1表达可以降低尿路致病性大肠杆菌在小鼠膀胱组织的定植，抑制尿路感染的发生。因此这项研究既发现了一个新的药物靶点，又证明了Accell siRNA技术治疗由尿路致病性大肠杆菌引发的尿路感染的可行性。
《细胞通讯》刊发了美国贝勒医学院和斯坦福大学科学家撰写的评论文章。他们认为这一发现具有重要的理论创新性和应用价值，未来可以通过开发针对这一病原菌和宿主之间相互作用机制的小分子药物来治疗和预防尿路感染。
南开大学
