解淀粉芽孢杆菌SC06对巨噬细胞极化的影响

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解淀粉芽孢杆菌 SC06(Bacillus amyloliquefaciens SC06,BaSC06)是由本课题组前期筛选获得的一株具提高动物免疫功能的益生菌,其对巨噬细胞极化的调节作用是提高动物机体对病原菌的清除、发挥益生作用的重要原因之一。本研究通过体外实验首先探究了 BaSC06对巨噬细胞极化的影响及信号通路,随后研究由BaSC06诱导Raw264.7细胞所产生的外泌体对Raw264.7细胞自身极化表型以及其信号通路的影响,旨在阐明BaSC06调节巨噬细胞极化的机理。主要研究结果如下:(一)BaSC06对Raw264.7细胞极化的影响以浓度为1×10^8 cfu/ml的BaSC06处理小鼠单核巨噬细胞Raw264.7 6h,研究BaSC06对Raw264.7巨噬细胞的表型、对大肠杆菌Ecoli K88的吞噬杀菌,以及巨噬细胞极化相关信号调节的影响。结果发现:(1)BaSC06处理6h后能够增强巨噬细胞内iNOS、IRF 5蛋白的表达和NO的合成,同时可显著增加巨噬细胞对Ecoli K88的吞噬能力,并使12h后巨噬细胞胞内菌数量下降,表明BaSC06可促进巨噬细胞M1极化,并提高其吞噬和杀菌功能;(2)IL-4处理后能够显著表达M2型巨噬细胞特征分子基因的表达,与IL-4组相比,IL-4+BaSC06组中IL-1β、IL-6、IL-12P40 和 TNF-α 表达量均显著提高,Arg-1、Fizzl、MR 和 Ym1基因表达量显著下调,表明BaSC06可逆转M2型巨噬细胞极化;(3)在所测定的STAT、MAPK和NF-κB巨噬细胞极化相关信号通路中,BaSC06在30min时提高了 NF-κB表达,在60min时提高了 p38和STAT3表达,而对磷酸化ERK、JNK、STAT1和STAT6蛋白表达无显著影响,表明BaSC06可通过NF-κB、p38 MAPK和STAT3信号通路促进巨噬细胞M1极化;(4)在信号通路验证实验中发现,与BaSC06正常处理组相比,BaSC06+NF-κB抑制剂显著降低了NO、IFN-β、IL-1β、TNF-α和iNOS的表达量,BaSC06+p38抑制剂显著降低了 NO和IL-1β的表达。IFN-β、IL-1β、TNF-α和iNOS表达上调可促进巨噬细胞M1型极化,并且p38可抑制Arg-1和IL-10表达,从而通过抑制巨噬细胞M2型极化,间接促进其M1型极化。以上结果进一步证明了 BaSC06通过p38 MAPK和NF-κB信号通路促进巨噬细胞M1型极化。(二)BaSC06诱导的外泌体对Raw264.7细胞极化的影响本研究以1×10^8 cfu/ml热灭活的BaSC06和PBS分别处理Raw264.7细胞24h后,并分离其外泌体,分别命名为Ba-Exo、Exo,并通过透射电镜、WB以及动态光散射DLS三种技术对外泌体特征进行了详细的鉴定和特征分析,随后研究了外泌体对Raw264.7巨噬细胞极化、吞噬杀菌功能及巨噬细胞极化相关信号通路的影响。结果发现:(1)外泌体具有典型杯状或圆形囊泡外形、直径大小为40-150nm。外泌体Ba-Exo和Exo表面的CD9和TSG101均呈阳性表达。表明Ba-Exo和Exo两种外泌体被成功分离;(2)与对照组相比,Ba-Exo处理组Raw264.7巨噬细胞内iNOS蛋白的表达和NO的合成显著提高,但IRF 5蛋白表达无显著变化。而Exo处理组中iNOS、IRF 5蛋白和NO的合成量均无变化。此外,Ba-Exo 能够显著上调 M1 型标志基因 iNOS、IFN-β、IL-1β、IL-6、IL-12P40、TNF-α的相对表达量,下调M2型标志基因Arg-1、TGF-β和Fizz1的相对表达量,Ym1、IL-10和MR的表达没有明显变化。Exo仅能使IFN-β的相对表达量上调,Arg-1、TGF-β和Fizz1相对表达量下调,Ym1、IL-10和MR的表达无明显变化。以上结果表明Ba-Exo处理可促进的Raw264.7巨噬细胞朝M1型极化,而Exo无此功能。表明Ba-Exo处理的Raw264.7巨噬细胞朝M1型极化;(3)Ba-Exo和Exo处理Raw264.7细胞6h,对巨噬细胞对Ecoli K88的吞噬能力及对12h后巨噬细胞胞内菌的数量均无显著影响,表明Ba-Exo和Exo均不能显著影响Raw264.7的吞噬和杀菌功能;(4)在所测定的STAT、MAPK和NF-κB巨噬细胞极化相关信号通路中,Ba-Exo在30min时提高了 NF-κB表达,在60min时提高了 p38和STAT3表达,而对磷酸化ERK、JNK、STAT1和和STAT6蛋白表达无显著影响,表明Ba-Exo可通过NF-κB、p38和STAT3信号通路促进巨噬细胞M1极化;(5)在信号通路验证实验中发现,与Ba-Exo处理组相比,Ba-Exo+NF-κB 抑制剂显著降低了 IFN-β、IL-6、IL-12P40 和 IL-1β 的表达量;Ba-Exo+p38 抑制剂显著降低了 IFN-β、IL-6、iNOS、IL-12P40、IL-1β和TNF-α 的表达。IFN-β、IL-6、IL-12P40和IL-1β表达上调可促进巨噬细胞M1型极化,并且p38可抑制IL-10表达,从而通过抑制巨噬细胞M2型极化,间接促进其M1型极化。以上结果进一步证明了 Ba-Exo通过p38 MAPK和NF-κB信号通路促进巨噬细胞M1型极化。综上所述,BaSC06及其诱导细胞表达的外泌体通过p38 MAPK和NF-κB信号通路促进巨噬细胞M1型极化。
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