利用秀丽隐杆线虫比较产气荚膜梭菌完整细胞与无细胞上清液诱导的宿主生理与分子反应

《Scientific Reports》：Distinct host responses to whole-cell and CFS effects of Clostridium perfringens in Caenorhabditis elegans

　　摘要产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)是一种重要的产毒病原体，与人类和动物中的一系列感染相关。尽管其毒素被认为是主要毒力决定因子，但在感染过程中，毒素介导的作用在多大程度上导致了宿主反应仍然不清楚。本研究利用秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)作为体内模型，比较了完整细胞产气荚膜梭菌及其无细胞上清液(CFS)所引发的生理和分子反应。来自炎症性肠病(IBD)患者胃肠道分离的产气荚膜梭菌菌株经鉴定特征，并在秀丽隐杆线虫中评估其致病性。通过溶血活性、热灭活和剂量依赖性毒性试验制备并功能验证了CFS。通过寿命、咽泵（进食行为）、产卵和显微分析评估宿主反应。通过定量RT-PCR分析转录变化，以pmp-3作为参考基因。暴露于完整细菌细胞和CFS均显著损害了秀丽隐杆线虫的生存、进食行为和生殖能力。然而，完整细胞暴露期间这些效应的程度更大。分子研究评估了与宿主防御和应激反应相关的基因表达，包括与p38 MAPK信号通路相关的sek-1和pmk-1，以及抗菌反应标志物lys-7。skn-1和gst-4与应激和解毒反应相关，以及氧化应激标志物sod-3。与CFS处理相比，完整细胞暴露显示sek-1、pmk-1和lys-7具有更高的相对表达量。同样，完整细胞暴露后skn-1和gst-4的表达量高于CFS处理，而氧化应激标志物sod-3在完整细胞暴露后被强烈诱导，但在CFS处理后变化很小。这些结果表明，虽然CFS中存在的毒素相关成分可能对观察到的宿主反应有所贡献，但它们无法重现完整细胞暴露期间观察到的反应。本研究还表明，秀丽隐杆线虫是评估细菌毒素对感染和疾病发展潜在贡献的有用模型。