Redox Biology：亚精胺在沙门氏菌抗逆性中的关键作用
来源：生物谷原创 2024-04-27 14:26
研究表明，亚精胺是沙门氏菌中一个重要的调控分子，它与沙门氏菌中一种新的抗氧化酶(GspSA)一起调节多种抗氧化途径，以防止沙门氏菌对小鼠的氧化损伤和增强其毒力。
最佳的微生物生长条件具有充足的营养和环境温度、pH值、氧浓度和渗透压的特征。这些参数中的一个或多个的任何干扰都可以被标记为对微生物生存和生长有害的应激条件。考虑到这些参数的波动是自然驱动的，微生物需要善于感知、响应和适应前所未有的情况。
食源性病原体在其生存环境中应对一系列压力，这些压力来自自然原因、商业原因和宿主系统。沙门氏菌是一种食源性病原体，通过受污染的食物和水进入宿主系统。在进入肠道的过程中，沙门氏菌面临着多种应激条件，如低pH、营养剥夺、胆盐应激、与肠道常驻微生物和免疫球蛋白的竞争等。
一旦突破上皮屏障，它就会被固有层的巨噬细胞吸收，并通过它传播到整个宿主系统。病原体进入巨噬细胞导致NADPH吞噬氧化酶(Nox2)产生活性氧(ROS)和主要由诱导型一氧化氮合酶(Nos2)产生的活性氮(RNS)的爆发。
在巨噬细胞中，沙门氏菌居住在一个被称为含沙门氏菌液泡(SCV)的特殊生态位中，这给细菌带来了多种其他压力，如酸化、营养限制和抗微生物肽的攻击。然而，沙门氏菌利用其武器库中的许多武器来抵消这些压力。
图片来源：https://doi.org/10.1016/j.redox.2024.103151
近日，来自印度科学院生物科学部微生物学和细胞生物学学系的研究者们在Redox Biology杂志上发表了题为“Salmonella Typhimurium employs spermidine to exert protection against ROS-mediated cytotoxicity and rewires host polyamine metabolism to ameliorate its survival in macrophages“的文章，该研究揭示了鼠伤寒沙门菌利用亚精胺对ros介导的细胞毒性发挥保护作用，并通过重组宿主多胺代谢来改善其在巨噬细胞中的存活。
沙门氏菌感染需要一连串的攻击和防御措施。在突破肠上皮屏障后，沙门氏菌被巨噬细胞吞噬，在巨噬细胞中遇到多种应激，并采取相应的对策。本研究表明，在沙门氏菌中，多胺亚精胺通过调节关键的抗氧化基因激活应激反应机制。
鼠伤寒沙门氏菌突变体的亚精胺运输和合成不能引起抗氧化反应，导致细胞内ROS水平升高。这些突变体被巨噬细胞吞噬的能力也受到损害。此外，它调节沙门氏菌中的一种新酶，谷胱甘肽酰亚精胺合成酶(GspSA)，这种酶可以防止大肠杆菌中蛋白质的氧化。
亚精胺通过调控多种抗氧化酶的表达，提供鼠伤寒沙门氏菌的抗逆性
图片来源：https://doi.org/10.1016/j.redox.2024.103151
此外，亚精胺突变体和GspSA突变体在体外过氧化氢环境下的存活率显著降低，并且在沙门氏菌感染小鼠模型中器官负担减轻。相反，在从gp91phox - / -小鼠中分离的巨噬细胞中，研究者观察到先前在感染时观察到的减弱的倍增殖恢复。研究者发现沙门氏菌通过SPI-1和SPI-2的效应物上调宿主体内多胺的生物合成，从而解决了亚精胺转运突变体增殖减弱的问题。
因此，在宿主中抑制这一途径可消除鼠伤寒沙门菌在巨噬细胞中的增殖。从治疗角度来看，使用fda批准的化学预防药物D, L-α-二氟甲基鸟氨酸(DFMO)抑制宿主多胺生物合成，可以减少沙门氏菌在小鼠感染模型中的定殖和组织损伤，同时提高感染小鼠的存活率。
因此，本研究的工作为亚精胺在沙门氏菌抗逆性中的关键作用提供了一个机制的见解。它还揭示了细菌调节宿主代谢以促进其细胞内存活的策略，并显示了DFMO抑制沙门氏菌感染的潜力。
DFMO对C57BL/6小鼠肝组织病理切片的苏木精和伊红染色
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沙门氏菌感染周期的相当长一段时间涉及巨噬细胞，巨噬细胞对细菌呈现非常不利的环境。然而，沙门氏菌可以在宿主巨噬细胞内存活和增殖，并利用它传播到继发感染部位。本研究确定了鼠伤寒沙门氏菌采用的一种新策略来抵消宿主内的氧化和亚硝化应激。
研究表明，亚精胺是沙门氏菌中一个重要的调控分子，它与沙门氏菌中一种新的抗氧化酶(GspSA)一起调节多种抗氧化途径，以防止沙门氏菌对小鼠的氧化损伤和增强其毒力。它进一步以SPI-1和spi -2依赖的方式重新连接宿主多胺代谢，以防止一氧化氮的产生并提高生存率。在抗微生物药物耐药性时代，本研究进一步确认了fda批准的化学预防药物DFMO，它可以抑制宿主多胺代谢，作为治疗沙门氏菌感染的潜在解毒剂。（生物谷 Bioon.com）
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