立克次体保守溶血素TlyC在斑点热发病机制中的关键作用及其分子机制研究

这篇研究揭示了立克次体（Rickettsia）保守溶血素TlyC在斑点热群（SFG）和斑疹伤寒群（TG）中的溶血活性，通过基因工程和生化实验证实TlyC依赖pH、温度和宿主物种的特性，并首次证明其通过外膜定位介导内皮细胞内生存及小鼠模型中的致病性。研究填补了立克次体溶血素功能机制的空白，为靶向TlyC的疫苗或治疗策略提供了理论基础。

　　

ABSTRACT

立克次体（Rickettsia）是一类专性胞内寄生菌，通过吸血节肢动物传播，引发斑点热等致命性血管炎。尽管遗传工具的发展促进了对其宿主-载体互作机制的研究，但立克次体如何在哺乳动物宿主和节肢动物载体两种截然不同的环境中调控毒力功能仍不清楚。细菌溶血素通过孔形成活性和受体互作中和先天免疫，此前研究认为斑疹伤寒群（TG）立克次体（如R. typhi和R. prowazekii）能直接与红细胞（RBCs）作用诱导溶血，而斑点热群（SFG）立克次体（如R. conorii和R. parkeri）无此活性。本研究通过转座子插入变异体（HK27）证实，保守因子TlyC是介导pH、温度和宿主依赖性溶血的关键蛋白，其N端前10个氨基酸对溶血活性至关重要但不影响外膜定位。与野生型R. conorii相比，HK27在内皮细胞内的生存能力减弱，小鼠模型中毒力显著降低。

IMPORTANCE

立克次体病（Rickettsiosis）是一种未经及时诊断和抗生素治疗可致全身性致命血管炎的媒介传播疾病。本研究首次阐明TlyC作为保守溶血素在立克次体致病中的功能，为理解其蛋白分泌途径、宿主膜破坏机制及生命周期调控奠定了基础。

INTRODUCTION

立克次体分为斑点热群（SFG）、斑疹伤寒群（TG）、过渡群（TRG）和祖先群（AG），其基因组缩减进化保留了在节肢动物和哺乳动物中生存的关键基因。1948年Clarke和Fox首次报道TG立克次体的体外溶血活性，但SFG的溶血机制长期未被阐明。细菌孔形成毒素（PFT）如产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）的perfringolysin和单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）的listeriolysin O在免疫逃逸中起重要作用。此前研究通过异源表达R. prowazekii的TlyC证实其促进沙门氏菌逃逸液泡，但具体机制不明。

RESULTS

SFG与TG立克次体溶血活性比较

生物信息学分析发现TlyC在立克次体中高度保守，含两个串联胱硫醚β-合成酶结构域（TlyC_75–193）和CorC_HlyC结构域（TlyC_213–292）。实验显示R. conorii（SFG）和R. typhi（TG）对绵羊RBCs的溶血活性相当，且TlyC在两者中均表达。

TlyC的生物学特性

HK27（tlyC::Tn）丧失溶血活性，但12小时后出现轻微溶血，提示其他因子（如磷脂酶）可能参与。TlyC依赖中性pH和34°C–37°C温度，且对人类和牛RBCs溶血最强，对豚鼠RBCs无效。HK27虽能吸附RBCs但无法有效脱离，表明TlyC介导膜破坏和细菌释放。

TlyC的分泌机制

AlphaFold预测TlyC含低置信度的N端α螺旋。缺失前10或20个氨基酸的TlyC仍能定位于外膜，但丧失溶血功能，提示N端参与溶血而非分泌。C端50个氨基酸的缺失导致蛋白不稳定，可能涉及T1SS或T4SS信号。

TlyC的致病作用

HK27在人真皮微血管内皮细胞（HDMECs）中复制能力降低，但细胞病变效应与野生型相当。小鼠模型中，HK27感染后体重下降和死亡率显著低于野生型，且TlyC特异性抗体水平降低。

DISCUSSION

与传统胆固醇依赖性溶细胞素（CDC）不同，TlyC缺乏保守的十一肽序列，其宿主特异性提示可能通过非胆固醇受体（如人CD59）识别靶细胞。研究局限性包括使用Vero细胞纯化的立克次体可能影响TlyC表达分析。未来需探索TlyC在巨噬细胞免疫逃逸中的作用及其分泌途径。

ACKNOWLEDGMENTS

感谢美国国立卫生研究院（NIH R01AI152208等）和石溪大学的资助，以及Ted Hackstadt等提供的实验菌株和技术支持。