肺炎链球菌I/II型菌毛通过细胞外基质蛋白受体及内吞途径介导血脑屏障侵袭的分子机制

本研究揭示了肺炎链球菌（S. pneumoniae）利用I/II型菌毛（rRrgA-B/rPitB）通过结合细胞外基质（ECM）蛋白（FN/LN/COL1/3/4），激活整合素（ITG）-黏着斑激酶（FAK）/Rho激酶（ROCK）-钙离子（Ca2+）-微丝（MF）信号轴，依赖网格蛋白（CLN）、小窝蛋白（CAV）或巨胞饮（MPC）内吞途径入侵血脑屏障（BBB）细胞的分子机制，为细菌性脑膜炎防治提供新靶点。

　　

细菌性脑膜炎是全球范围内致死致残率极高的感染性疾病，尤其对儿童危害显著。肺炎链球菌（S. pneumoniae）作为最常见的病原体，其突破血脑屏障（BBB）的分子机制长期未明。BBB由脑微血管内皮细胞（HBMEC）、周细胞（HBVP）和星形胶质细胞（HA）构成，是中枢神经系统的关键防线。尽管已知细菌需通过BBB才能引发脑膜炎，但具体侵袭路径和分子机制仍是空白。

杭州医学院的研究团队在《International Immunopharmacology》发表的研究中，首次系统阐明了肺炎链球菌I/II型菌毛介导BBB侵袭的分子机制。研究采用携带I/II型菌毛的临床分离株SP007与无菌毛标准株ATCC49619对比，结合重组菌毛蛋白（rRrgA-B/rPitB）包被微球模型，通过激光共聚焦显微镜（LSCM）、表面等离子共振（SPR）等技术，揭示了菌毛-ECM受体-内吞信号通路的级联反应。

关键技术方法

1. 菌株与细胞模型：采用临床分离的I/II型菌毛阳性株SP007与无菌毛株ATCC49619，感染人源BBB细胞（HBMEC/HBVP/HA）。
2. 蛋白互作分析：SPR检测rRrgA-B/rPitB与ECM蛋白（FN/LN/COL1/3/4）的结合动力学。
3. 内吞途径解析：LSCM联合抑制剂实验评估CLN、CAV、MPC依赖性内吞。
4. 信号通路检测：LSCM定量细胞内Ca²⁺水平及微丝（MF）/微管（MT）聚合动态。

研究结果

1. 菌毛增强侵袭能力：菌毛阳性株SP007对BBB细胞的侵袭力显著高于无菌毛株，且rRrgA-B/rPitB微球同样具有侵袭性。
2. ECM受体差异表达：HBMEC主要表达FN/LN/COL1，而HBVP/HA表达所有ECM蛋白，菌毛蛋白与ECM的结合解离常数（K_D）达10^?7~10^?8 M级。
3. 信号通路激活：侵袭过程伴随Ca²⁺内流和MF依赖的细胞骨架重组，涉及ITG-FAK/ROCK或PI3K信号轴。
4. 内吞途径分化：HBMEC中CLN/CAV/MPC途径均参与，而HBVP/HA以CLN/CAV为主。

结论与意义
研究首次绘制了肺炎链球菌经菌毛-ECM-ITG-FAK/ROCK/PI3K-Ca²⁺-MF-CLN/CAV/MPC通路侵袭BBB的分子图谱。其中，I型菌毛（rRrgA-B）和II型菌毛（rPitB）通过结合不同ECM蛋白触发细胞特异性内吞，为细菌性脑膜炎的精准干预提供了理论依据。例如，靶向菌毛-ECM互作或阻断FAK/ROCK信号可能成为新型治疗策略。

该研究由杭州医学院孙爱华团队完成，获浙江省自然科学基金（LY24H190005）等资助。成果不仅填补了细菌穿透BBB的机制空白，也为其他病原体中枢感染研究提供了范式。