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为解决金黄色葡萄球菌（S. aureus）在巨噬细胞内免疫逃逸及长期存活导致骨髓炎难以治愈的问题，研究人员开展了 S. aureus 在巨噬细胞内生存机制的研究。结果发现 S. aureus 通过 HDAC11/IL10 通路诱导线粒体自噬（mitophagy）清除 mtROS 来维持胞内生存，为骨髓炎治疗提供新思路。
在医学领域，骨髓炎是一种常见且棘手的骨科并发症，严重影响患者的生活质量。而金黄色葡萄球菌（S. aureus）作为骨髓炎的主要致病菌，其在巨噬细胞内的免疫逃逸和长期存活机制一直是医学研究的重点和难点。巨噬细胞本应是人体抵御病菌的重要防线，可当面对 S. aureus 时，却仿佛被 “策反”，成为其躲避抗生素攻击和持续感染的 “避风港”。此前，虽然知道 S. aureus 能在巨噬细胞内存活，但具体机制却不清楚，这也导致在治疗骨髓炎时困难重重，患者面临着高复发率的困扰。为了攻克这一难题，重庆医科大学附属第一医院等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Journal of Translational Medicine》上，为骨髓炎的治疗带来了新的希望。
研究人员采用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，利用共聚焦显微镜（CLSM）直观观察细胞内细菌生长和线粒体等结构变化；通过流式细胞术检测细胞凋亡、mtROS 水平以及细菌增殖情况。在分子生物学层面，运用蛋白质组学分析筛选差异表达蛋白；借助 Western blot 和 ELISA 技术检测蛋白和炎症因子表达水平；使用 qRT-PCR 测定基因表达量。此外，还通过构建细胞感染模型和动物实验模型，全面探究 S. aureus 在巨噬细胞内的生存机制。
研究结果如下：
- S. aureus 感染巨噬细胞并通过 IL10 维持胞内持续存在：研究人员用 GFP-S. aureus 感染骨髓来源的巨噬细胞（BMDMs），通过共聚焦显微镜和流式细胞术发现，S. aureus 能在巨噬细胞内持续增殖。进一步分析细胞凋亡和炎症因子表达，发现感染 24h 后，促炎细胞因子 TNF-α、IL1β 和 IL6 表达增加，同时抗炎细胞因子 IL10 显著上调，且 IL10 对 S. aureus 在巨噬细胞内的生存至关重要，抑制 IL10 表达可显著抑制细菌生长。
- S. aureus 在 BMDMs 中触发线粒体自噬：对感染 S. aureus 的 BMDMs 进行蛋白质组学研究，发现差异表达蛋白在线粒体相关通路富集。通过 MitoSOX 染色和 JC-1 染色等实验证实，感染初期 mtROS 水平升高，随后逐渐下降，线粒体膜电位也呈现先下降后恢复的趋势，且 S. aureus 感染增加了线粒体与溶酶体的共定位，表明发生了线粒体自噬。
- IL10 通过调节线粒体自噬抑制 mtROS 来增强胞内细菌存活：用线粒体自噬抑制剂 Mdivi-1 处理 BMDM 细胞，发现 S. aureus 的胞内生长受到显著抑制，mtROS 水平持续升高。沉默 IL10 表达后，感染 S. aureus 的细胞内 mtROS 水平显著升高，补充 IL10 后则降低，说明 IL10 通过调节线粒体自噬清除 mtROS，对 S. aureus 的胞内生存至关重要。
- S. aureus 感染导致巨噬细胞中 HDAC11 下调，影响 IL10 和线粒体自噬的调节：蛋白质组学和 Western blot 分析显示，S. aureus 感染 24h 后，BMDMs 中 HDAC11 表达显著下降，H3K9ac 水平升高，IL10 转录上调。同时，感染过程中自噬相关蛋白 LC3II/LC3I 比值增加，P62 水平下降，mTOR 磷酸化水平降低，PINK1 和 Parkin 水平升高，表明线粒体自噬被激活。
- HDAC11 通过 IL10/mTOR 通路调节线粒体自噬清除 mtROS，对胞内细菌生存至关重要：转染 HDAC11 过表达质粒后，BMDMs 中 HDAC11 蛋白水平升高，H3K9ac 水平降低，IL10 转录和表达受到抑制。用雷帕霉素（rapamycin）调节 mTOR，发现 HDAC11/IL10 通路通过 mTOR 调节线粒体自噬，对 S. aureus 的胞内生存至关重要，过表达 HDAC11 抑制线粒体自噬，而雷帕霉素可增强线粒体自噬并逆转 HDAC11 过表达的抑制作用。
研究结论和讨论部分指出，S. aureus 感染巨噬细胞时，通过抑制 HDAC11，上调 IL10 表达，促进线粒体自噬清除 mtROS，从而维持在巨噬细胞内的长期生存。这一发现揭示了 S. aureus 在巨噬细胞内的生存机制，为治疗 S. aureus 感染和骨髓炎提供了新的潜在靶点和治疗思路。然而，目前仍有一些问题有待进一步研究，如 S. aureus 抑制 HDAC11 的具体毒力因子和机制，以及 S. aureus 是否干扰线粒体代谢活动及其代谢产物等。尽管如此，该研究成果对于深入理解 S. aureus 的致病机制和开发更有效的治疗方法具有重要意义，有望为骨髓炎患者带来更好的治疗效果，减少疾病复发，改善患者的生活质量。
