Glaesserella parasuis血清型5通过NBR1介导的Claudin-1选择性自噬降解机制,破坏猪的呼吸道上皮屏障

《Veterinary Microbiology》:Glaesserella parasuis serotype 5 disrupts the swine respiratory epithelial barrier via NBR1-mediated selective autophagic degradation of Claudin-1

【字体: 时间:2026年04月28日 来源:Veterinary Microbiology 2.7

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  王青|宋春丽|宋晨阳|方桂如|袁英英|王家文|范宏杰中国安徽省农业大学兽医学院兽医病理生物学与疾病控制重点实验室,合肥230036摘要Glaesserella parasuis(G. parasuis)定植于猪的上呼吸道,可通过破坏呼吸道上皮屏障引起全身性感染,给全球养猪业带来巨

  
王青|宋春丽|宋晨阳|方桂如|袁英英|王家文|范宏杰
中国安徽省农业大学兽医学院兽医病理生物学与疾病控制重点实验室,合肥230036

摘要

Glaesserella parasuisG. parasuis)定植于猪的上呼吸道,可通过破坏呼吸道上皮屏障引起全身性感染,给全球养猪业带来巨大经济损失。先前的一项研究表明,G. parasuis血清型5株HPS5-SQ通过诱导紧密连接蛋白Claudin-1的自噬降解来突破猪的呼吸道上皮屏障。然而,其背后的机制尚未完全阐明。在本研究中,共免疫沉淀(Co-IP)结果显示,在HPS5-SQ感染过程中,Claudin-1与选择性自噬受体NBR1发生相互作用,并且HPS5-SQ促进了NBR1与Claudin-1之间的相互作用。此外,在HPS5-SQ感染的细胞中观察到Claudin-1、NBR1和自噬标志蛋白LC3的共定位。这些结果表明,NBR1参与了HPS5-SQ感染猪气管上皮细胞(STECs)中Claudin-1的降解。此外,敲除NBR1可以抑制HPS5-SQ感染STECs中Claudin-1表达的减少,显著恢复Claudin-1的完整性,并抑制呼吸道上皮屏障通透性的增加,从而降低HPS5-SQ的迁移。总体而言,上述结果表明,G.parasuis血清型5诱导的Claudin-1自噬降解依赖于NBR1受体。因此,上皮屏障被破坏。本研究进一步揭示了G. parasuis血清型5突破猪呼吸道屏障的机制,有助于阐明G. parasuis感染的致病机制。

引言

Glaesserella parasuisG. parasuis)是健康猪上呼吸道的常见菌株,它可以突破呼吸道上皮屏障进入血液,导致格莱瑟病(Wang et al., 2021a, Liu et al., 2022)。G. parasuis感染会引起严重的全身性炎症,表现为肺炎、关节炎、脑膜炎和纤维性多浆膜炎,给全球养猪场带来严重经济损失(Hau et al., 2021)。迄今为止,已描述了15种G. parasuis血清型以及无法分型的分离株(Kielstein and Rapp-Gabrielson, 1992)。血清型4和5是中国最常见的流行菌株,而G. parasuis血清型5(GPS5)被认为具有高度毒性(Wang et al., 2021a, Luo et al., 2021)。G. parasuis感染导致高发病率和死亡率,造成严重经济损失(He et al., 2022)。阐明感染机制对于改进G. parasuis的预防和控制至关重要。
气道上皮是抵御呼吸道病原体和环境中各种有害颗粒的第一道防线,上皮屏障的完整性对其功能至关重要(Song et al., 2023)。紧密连接(TJs)和粘附连接(AJs)在维持气道上皮屏障功能中起着重要作用。TJ蛋白(如ZO-1、Occludin和Claudin-1)和AJ蛋白(如E-钙粘蛋白)是呼吸道上皮屏障的重要组成部分(Martens et al., 2021, Gao and Rezaee, 2022)。最近的研究表明,G. parasuis感染会降低猪气管上皮细胞中TJ蛋白ZO-1和Occludin的表达,破坏上皮屏障的完整性(Wang et al., 2021a, Li et al., 2024)。此外,Wang H等人(Wang et al., 2021b)报告称,G. parasuis通过触发猪肺泡巨噬细胞产生TGFβ1来降低气管上皮紧密连接的功能,帮助G. parasuis入侵并进入呼吸道上皮屏障。此外,研究还表明GPS5感染通过诱导自噬降解STECs中的Claudin-1,从而帮助细菌突破呼吸道上皮屏障(Liu et al., 2022)。尽管有这些观察结果,G. parasuis穿透气管上皮屏障的机制尚未完全阐明。
自噬是真核细胞中高度保守的基本生物过程,有助于细胞稳态。受损或易聚集的蛋白质、异常的细胞器以及入侵的病原体会被捕获并隔离到称为自噬体的双膜囊泡中,然后被运送到溶酶体进行降解(Wang et al., 2023)。最近的研究表明,自噬可以涉及一种高度选择性的降解系统,通过各种货物受体(如sequestosome 1(SQSTM1/p62)、BRCA1的邻居(NBR1)、核点蛋白52 kD(NDP52)、optineurin(OPTN)和toll相互作用蛋白(TOLLIP))将特定底物靶向并输送到自噬体中进行溶酶体降解(Ma et al., 2023, Cui et al., 2023)。越来越多的证据表明,自噬受体在病原体感染中起着关键作用(Li et al., 2025, Fan et al., 2020)。在本研究中,我们旨在探讨在GPS5感染过程中导致Claudin-1自噬降解的自噬受体,并进一步分析GPS5感染突破呼吸道上皮屏障的分子机制。

章节片段

细菌菌株、细胞和载体

本研究中使用的GPS5菌株HPS5-SQ是从中国江苏省苏倩的一头患病猪中分离出来的,该猪表现出肺炎、胸腔和腹腔积液以及纤维性渗出。血清型通过多重PCR确定(Howell et al., 2015)。细菌在添加了100 μg/mL烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD,Solarbio)的胰蛋白酶大豆肉汤(TSB,BD,USA)或胰蛋白酶大豆琼脂(TSA,BD,USA)中培养。

在HPS5-SQ感染过程中,Claudin-1与自噬受体NBR1发生相互作用

先前的研究表明,HPS5-SQ感染在STECs中诱导了完全的自噬,导致细胞质Claudin-1的降解,从而破坏了呼吸道上皮屏障(Liu et al., 2022)。选择性自噬的关键步骤是自噬受体对降解底物的特异性识别(Zaffagnini and Martens, 2016)。为了进一步研究HPS5-SQ感染诱导自噬降解的机制

讨论

资助

中国国家自然科学基金(32202805)和安徽农业大学神农学者计划(rc392101)的支持。

CRediT作者贡献声明

王青:撰写——原始草案、方法学、研究、资金获取、正式分析、数据管理。宋春丽:验证、软件、正式分析。宋晨阳:研究、正式分析。王家文:研究。范宏杰:撰写——审阅与编辑、监督、资源管理、项目协调、概念构思。方桂如:方法学、数据管理。袁英英:研究。

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