学术文章 培训会议

浙江省动物疫病预防控制中心张红丽,刘爱军等:布鲁氏菌与宿主天然免疫信号通路相互作用的研究进展

11.png

《畜牧兽医学报》2025年第56卷第4期刊登了浙江省动物疫病预防控制中心刘爱军, 黄晓兵, 张传亮, 张红丽的文章——“布鲁氏菌与宿主天然免疫信号通路相互作用的研究进展”,该文由浙江省三农九方科技协作计划项目(2024SNJF043)资助。该综述的亮点在于1)全面综述:系统总结了布鲁氏菌与宿主天然免疫信号通路(包括TLRs、cGAS/STING、NLRs、AIM2、CLRs和RLRs等)的相互作用机制,为理解布鲁氏菌感染的免疫学基础提供了全面视角。2)揭示逃逸机制:详细阐述了布鲁氏菌如何通过多种策略(如抑制受体识别、降解关键蛋白、调节非编码RNA等)负向调节宿主天然免疫信号通路,从而逃避免疫监视并建立持续性感染。3)强调炎症小体作用:突出了炎症小体(如AIM2、NLRP3)在布鲁氏菌感染中的双重作用,既有助于控制感染,也可能引发炎症性疾病,为炎症相关病理机制研究提供了新见解。4)提供新思路:基于对布鲁氏菌与天然免疫相互作用的深入理解,为开发新型疫苗和治疗布鲁氏菌病的药物提供了潜在靶点和新思路,对公共卫生和动物疫病防控具有重要意义。

导读

前言

布鲁氏菌病是一种由布鲁氏菌感染引起的全球性人兽共患病,对畜牧业和公共卫生安全构成严重威胁。天然免疫是宿主抵御病原体感染的第一道防线,通过模式识别受体(PRRs)识别病原体相关分子模式(PAMPs)和损伤相关分子模式(DAMPs),激活信号通路,诱导细胞因子和干扰素的产生。布鲁氏菌能够通过多种策略调节天然免疫信号通路,从而建立持续性感染。本文综述了布鲁氏菌与天然免疫信号通路(如TLRs、cGAS/STING、NLRs、AIM2、CLRs和RLRs)的相互作用机制,为研发新型疫苗或药物提供理论依据。多种天然免疫信号通路(包括TLRs、cGAS、STING、NLRs、AIM2等)在小鼠布鲁氏菌感染中的作用,受体、配体、感染途径及作用机制见表1,为后续详细讨论提供了基础数据。

22.png

1  TLRs信号通路

布鲁氏菌与TLRs信号通路相互作用的机制,包括TLRs识别PAMPs后激活下游信号通路的过程,以及布鲁氏菌如何通过多种策略负向调节这些信号通路详见图1。
33.png
1.1 TLRs信号通路在布鲁氏菌感染中的作用
研究表明,多种TLRs(如TLR2、TLR4、TLR6、TLR9)在识别布鲁氏菌的PAMPs(如脂蛋白、LPS、DNA)中发挥重要作用,激活炎症反应和IFN-I产生,从而控制布鲁氏菌感染。然而,布鲁氏菌可以通过多种策略抑制TLRs信号通路,逃避宿主免疫。
1.2 布鲁氏菌负向调节TLRs信号的机制
布鲁氏菌通过多种机制负向调节TLRs信号通路,包括:
  • 抑制TLRs识别:布鲁氏菌LPS的特殊结构限制了TLR4的高效识别。
  • 降解TLRs:T4SS效应子BtpB和Omp25可以促进TLRs的降解。
  • 靶向接头分子:如TcpB降解TIRAP,抑制TLR2/4介导的NF-κB激活。
  • 调节非编码RNA:Omp25通过上调miRNA抑制细胞因子的产生。

2  cGAS/STING信号通路

布鲁氏菌与cGAS/STING信号通路相互作用的机制,包括cGAS识别DNA后激活STING-TBK1-IRF3-IFN信号通路的过程,以及布鲁氏菌如何通过多种策略负向调节这些信号通路见图2。
44.png
2.1 cGAS/STING信号通路在布鲁氏菌感染中的作用
研究表明,cGAS/STING信号通路在控制布鲁氏菌感染中不可或缺。STING通过稳定HIF-1α,调节巨噬细胞的免疫代谢,抑制布鲁氏菌感染。此外,STING还参与未折叠蛋白反应(UPR),支持细菌的复制。
2.2 STING与未折叠蛋白反应
布鲁氏菌通过c-di-GMP以STING依赖性方式触发UPR,支持细菌的复制。UPR通过IRE1α信号通路激活,促进HIF-1α的表达和稳定,驱动巨噬细胞代谢重编程,增加NO的产生和IL-1β的释放。
2.3 布鲁氏菌负向调节cGAS/STING信号机制
布鲁氏菌通过多种策略抑制cGAS/STING信号通路,包括:
  • 降解cGAS:Omp25通过泛素蛋白酶体途径降解cGAS。
  • 降解STING:T4SS效应子RicA通过自噬溶酶体途径降解STING。
  • 靶向IRF3:BspB竞争性结合TBK1,减少IRF3的磷酸化和入核,抑制IFN-β产生。

3  非典型炎症小体及AIM2、NLRs信号通路

3.1 非典型炎症小体通路
研究表明,非典型炎症小体通路在抵御布鲁氏菌感染中的作用尚不明确。CASP11在小鼠中通过识别布鲁氏菌LPS引发细胞焦亡,但其在人体中的作用仍需进一步研究。
3.2 AIM2和NLRP3炎症小体信号通路
3.2.1 AIM2和NLRP3
AIM2和NLRP3炎症小体在识别布鲁氏菌DNA和LPS后,激活CASP1,切割GSDMD,诱导细胞焦亡和IL-1β、IL-18的释放,从而控制布鲁氏菌感染。
3.2.2 炎症小体与布鲁氏菌致病机制
过度的炎症反应可能导致组织损伤,炎症小体的激活可能是布鲁氏菌感染引起的肝炎、关节炎、脑炎等炎症性疾病的重要诱因。
3.2.3 布鲁氏菌负向调节炎症小体的机制
布鲁氏菌通过多种机制负向调节炎症小体,包括:
  • 降解CASP1/CASP11:TcpB诱导CASP1、CASP4和CASP11的降解。
  • 抑制NF-κB:BtpB抑制NF-κB反应,抑制NLRP3炎症小体的激活。
  • 调节NO产生:布鲁氏菌感染诱导的NO负向调节NLRP3炎症小体的激活。
3.3 NLRP6和NLRP12
NLRP6和NLRP12在布鲁氏菌感染中发挥双重作用。NLRP6在肠道感染中不利,而NLRP12通过负向调节NF-κB和MAPK信号通路,抑制炎症反应,增强抵抗力。
3.4 NLRC亚家族
NLRC4炎症小体在识别布鲁氏菌鞭毛蛋白后激活,但其在布鲁氏菌感染中的作用尚不明确。研究表明,NLRC4在小鼠中对B. melitensis感染的易感性有显著影响。

4  布鲁氏菌与CLRs和RLRs信号通路

4.1 CLRs信号通路
CLRs在识别布鲁氏菌的糖类配体中发挥重要作用。研究表明,DC-SIGN和Dectin-1可以识别布鲁氏菌的CβG,促进细菌的入侵和复制。
4.2 RLRs信号通路
RLRs信号通路通过识别布鲁氏菌的RNA,激活IFN-I产生,从而控制布鲁氏菌感染。研究表明,MAVS在布鲁氏菌感染中发挥重要作用。

5  小结与展望

本文综述了布鲁氏菌与宿主天然免疫信号通路的相互作用机制,揭示了布鲁氏菌如何通过多种策略逃避宿主的天然免疫防御。尽管取得了一定进展,但仍有许多问题需要进一步研究,如炎症小体、CLRs和RLRs信号通路在布鲁氏菌感染中的具体作用机制。未来的研究将为开发更加安全高效的布鲁氏菌疫苗和药物提供理论基础。
关键词: 布鲁氏菌;免疫逃逸;Toll样受体;环鸟苷酸腺苷酸合成酶;干扰素基因刺激因子;NOD样受体;AIM2样受体;C型凝集素受体;RIG-I样受体 

引用本文

刘爱军, 黄晓兵, 张传亮, 张红丽. 布鲁氏菌与宿主天然免疫信号通路相互作用的研究进展[J]. 畜牧兽医学报, 2025, 56(4): 1561-1574 doi:10.11843/j.issn.0366-6964.2025.04.009

LIU Aijun, HUANG Xiaobing, ZHANG Chuanliang, ZHANG Hongli. Progress on the Interactions of Brucella with Host Innate Immunity Signaling Pathways[J]. Acta Veterinaria et Zootechnica Sinica, 2025, 56(4): 1561-1574 doi:10.11843/j.issn.0366-6964.2025.04.009