Bergeyella cardium变异株通过SLC9A9介导的溶酶体融合诱导新型细胞死亡方式——Floatptosis

《Cell Discovery》：Bergeyella cardium variant induces a unique cytoplasmic vacuolization cell death floatptosis in macrophage

本研究针对Bergeyella cardium变异株(BCV)诱导巨噬细胞死亡机制不明确的问题，开展细菌致病性与细胞死亡通路研究。发现BCV通过分泌桶状蛋白(lipocalin、β-barrel、PorV)和外膜囊泡(OMVs)激活SLC9A9介导的溶酶体融合，诱发新型细胞死亡方式Floatptosis。该研究为感染性疾病治疗提供新靶点，发表于《Cell Discovery》。

　　

在细菌与宿主相互作用的漫长演化过程中，病原体发展出多种调控宿主细胞死亡的机制以逃避免疫清除。传统细胞死亡方式如凋亡(apoptosis)、坏死性凋亡(necroptosis)和焦亡(pyroptosis)已被广泛研究，但近年来发现的细胞质空泡化死亡因其独特形态特征和不明机制引起关注。特别是溶酶体来源的空泡化现象在感染过程中的作用尚不明确，成为领域内亟待解决的科学问题。

山东大学研究人员在《Cell Discovery》发表的研究中，从感染性心内膜炎患者分离出Bergeyella cardium变异株(BCV)，发现其能诱导巨噬细胞产生独特的细胞质空泡化死亡。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察，BCV菌株表现出明显的膜泡状突起和外膜囊泡(OMVs)大量释放，与原始菌株(BC)的扁平干燥菌落形态形成鲜明对比。

关键技术方法包括：临床微生物组学分析(335例牙菌斑、391例唾液样本)；全基因组测序与比较基因组学；透射电镜观察超微结构；蛋白质质谱分析；基因敲除小鼠模型构建；骨髓源性巨噬细胞(BMDMs)感染实验；外膜囊泡分离纯化；活细胞实时成像；免疫共沉淀验证蛋白互作。

BCV诱导溶酶体融合介导的细胞质空泡化死亡

研究人员发现BCV感染6小时后开始出现细胞质空泡化，20小时后形成占据整个细胞的大型空泡。通过激光共聚焦显微镜显示，这些空泡与晚期内体标志物Rab7和溶酶体标志物LAMP1共定位，而不与早期内体标志物EEA1或Rab5共定位。与已知的methuosis不同，BCV诱导的空泡化不可逆且导致细胞死亡。

BCV触发独特的细胞死亡通路

研究证实BCV感染同时激活两种死亡途径：主要途径为细胞质空泡化死亡(78.65%)，次要途径为caspase-3介导的凋亡样死亡(21.35%)。钠通道抑制剂阿米洛利(amiloride)能显著抑制空泡化过程和细胞死亡，而凋亡抑制剂z-VAD仅抑制caspase-3活化但不影响空泡化，表明两种死亡通路相互独立。

SLC9A9调控空泡融合的关键作用

通过转录组测序(RNA-seq)筛选发现溶酶体载体家族9成员A9(SLC9A9)在BCV感染组显著高表达。基因敲除实验证实SLC9A9缺失显著抑制空泡形成和细胞死亡。机制研究表明SLC9A9通过与HOPS复合体亚基(Vps11、Vps16、Vps18等)和SNARE蛋白(Snap47、Stx18等)相互作用，促进溶酶体空泡的融合扩大。

外膜囊泡和桶状蛋白的关键作用

质谱分析显示BCV外膜囊泡中富含PorV、lipocalin和β-barrel等桶状结构蛋白。将这些重组蛋白转染至巨噬细胞后，能模拟BCV感染诱导空泡化死亡。特别是lipocalin和β-barrel蛋白组合转染可产生单个空泡占据整个细胞的表型，该过程同样依赖SLC9A9的表达。

BCV的体内致病性增强

动物实验表明，BCV感染小鼠后肺部细菌载量显著高于BC感染组，肺泡巨噬细胞出现明显空泡化。SLC9A9基因敲除小鼠或阿米洛利给药组对BCV感染表现出更强的抵抗力，证实靶向该通路具有治疗潜力。

本研究首次阐明BCV通过分泌桶状蛋白激活SLC9A9介导的溶酶体融合通路，提出"Fused LysosOme-Associated Termination(Floatptosis)"这一新型细胞死亡方式。该发现不仅为理解细菌免疫逃逸机制提供新视角，还为治疗感染性疾病提供潜在靶点。SLC9A9作为溶酶体融合的关键调控因子，其功能异常可能与多种溶酶体相关疾病存在密切联系，具有重要转化医学价值。