大肠杆菌HPI通过泛素调控TLR4/NF-κB通路诱导十二指肠炎的机制研究

编辑推荐：本研究针对高致病性岛(HPI)阳性大肠杆菌引发肠道炎症的分子机制不明问题，通过构建泛素(Ub)过表达细胞和小鼠模型，结合qPCR、ELISA等技术，揭示HPI通过Ub-TLR4/NF-κB通路加剧十二指肠炎，为病原性大肠杆菌感染治疗提供新靶点。

　　肠道感染一直是全球公共卫生的重要挑战，其中大肠杆菌(E. coli)作为常见的肠道致病菌，其携带高致病性岛(HPI)的菌株表现出更强的致病性。然而，这些菌株如何通过分子机制引发肠道炎症，尤其是十二指肠部位的病变，长期以来缺乏深入解析。更关键的是，泛素(Ub)作为细胞内重要的蛋白质修饰分子，在调控炎症通路中的作用尚未在HPI阳性E. coli感染中被阐明。这一科学盲点使得针对此类感染的靶向治疗策略开发受阻。

为破解这一难题，云南农业大学动物医学院的研究团队在《BMC Veterinary Research》发表了创新性研究。他们通过构建Ub过表达的IPEC-J2细胞模型和BALB/c小鼠模型，结合HPI阳性E. coli ZB-1菌株（血清型O131:H27）感染实验，系统揭示了Ub-TLR4/NF-κB信号轴在十二指肠炎发生中的核心作用。

研究采用的关键技术包括：通过电转染构建Ub过表达细胞模型；尾静脉注射实现小鼠体内Ub过表达；运用免疫荧光观察NF-κB p65核转位；采用ELISA检测炎症因子IL-1β和TNF-α水平；结合GSE124917数据集进行生物信息学分析验证通路相关性。

在"E. Coli HPI increased the expression of Ub,TLR4, and NF-KB IPEC-J2 cells"部分，研究发现HPI感染显著上调IPEC-J2细胞中Ub、TLR4和NF-κB表达，免疫荧光显示NF-κB p65核转位增加，提示TLR4/NF-κB通路激活。GEO数据分析进一步证实感染后这些分子显著上调。

"Ub overexpression regulates the TLR4/NF-kB pathway"部分显示，Ub过表达加剧了HPI诱导的细胞损伤，H&E染色显示细胞肿胀和核碎裂加重。机制上，Ub过表达促进IkB-α降解，增强NF-κB核转位，使TLR4、MyD88 mRNA表达提升2-3倍，ELISA显示IL-1β和TNF-α分泌量增加50%以上。

"Ub overexpression promotes intestinal injury"部分的小鼠实验发现，Ub过表达组十二指肠绒毛高度/隐窝深度比值显著降低(p<0.05)，免疫组化显示TLR4、NF-κB及炎症因子表达增强。RT-qPCR证实十二指肠组织中TLR4/NF-κB通路关键分子mRNA水平提升2-5倍。

讨论部分指出，该研究首次阐明HPI通过Ub-IkBα-NF-κB级联反应放大炎症的机制：Ub过表达促进IkB-α泛素化降解，释放NF-κB进入核内激活IL-1β/TNF-α转录。特别值得注意的是，十二指肠作为铁吸收主要部位，其与HPI依赖铁载体的致病特性形成"致病-靶器官"特异性关联。研究不仅为理解E. coli HPI的致病机制提供了新视角，更提示Ub可能成为治疗此类感染的新靶点。

这项研究的创新价值体现在三方面：方法学上建立首个E. coli HPI感染的Ub过表达双模型；理论上揭示Ub在细菌感染中调控炎症的新功能；应用上为开发基于Ub-TLR4/NF-κB通路的抗感染策略奠定基础。未来研究可进一步探索靶向Ub的小分子抑制剂在控制E. coli HPI感染中的应用潜力。