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为探究福氏耐格里阿米巴(Naegleria fowleri)致病机制,研究人员聚焦 nf-profilin 与 nf-actin,发现二者表达模式互补,对理解其致病性意义重大。
福氏耐格里阿米巴(Naegleria fowleri),这个名字听起来或许有些陌生,但它却隐藏着巨大的威胁。它是一种自由生活的变形虫,广泛存在于湖泊、土壤、温泉以及氯化不足的游泳池等环境中。当人们在这些被污染的水体中游泳、潜水时,它就有可能顺着鼻腔 “逆流而上”,沿着嗅觉神经一路抵达大脑,从而引发一种极为罕见却致命的脑部感染 —— 原发性阿米巴脑膜脑炎(PAM)。
PAM 的病情发展极为迅速,症状包括严重头痛、发热、恶心、呕吐、颈部僵硬、意识混乱、癫痫发作甚至昏迷,其死亡率高达约 97%。由于它的症状与细菌性或病毒性脑膜炎极为相似,这给早期诊断带来了极大的困难,目前也尚无完全有效的治疗方法。随着全球气候变暖,适宜福氏耐格里阿米巴生存的环境不断扩大,感染风险也在逐渐增加。因此,深入了解福氏耐格里阿米巴的致病机制,对于开发有效的诊断和治疗方法至关重要。
为了揭开福氏耐格里阿米巴的致病奥秘,来自韩国 Ajou 大学医学院微生物学系和庆尚国立大学兽医学院动物医学研究所的研究人员展开了一项深入研究。他们将目光聚焦在 nf-profilin 和 nf-actin 这两个关键基因上,试图探究它们在福氏耐格里阿米巴致病过程中的作用。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
在研究过程中,研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:一是基因克隆与序列分析,通过设计引物扩增 nf-profilin 基因,对其进行克隆和测序,从而深入了解基因结构;二是免疫荧光测定,用于观察 nf-profilin 和 nf-actin 在细胞内的定位情况;三是逆转录聚合酶链反应(RT-PCR),以此检测基因的表达水平;四是共培养实验,将福氏耐格里阿米巴与中国仓鼠卵巢(CHO)细胞共培养,观察细胞形态变化和基因表达差异。
下面来具体看看研究结果:
- nf-profilin 基因在包囊形成过程中的表达:研究人员通过改良的方法诱导福氏耐格里阿米巴形成包囊,发现在包囊形成过程中,nf-profilin 基因(450bp)的表达显著升高,而致病相关基因如 nfa1 和 nf-actin 在滋养体中表达更高。
- nf-profilin 基因的特征和同源性分析:nf-profilin 基因的开放阅读框为 450bp,编码一个由 150 个氨基酸组成、预测分子量为 16.5kDa 的蛋白质,且该基因无内含子。同源性分析表明,nf-profilin 基因在从原生动物到人类中都具有一定的保守性,与非致病性的 N. gruberi 的同源性高达 83%,与棘阿米巴(Acanthamoeba castellanii)的同源性为 33%,与人类 profilin 基因的同源性为 18%。
- Nf-profilin 的细胞定位:免疫荧光测定显示,Nf-profilin 在福氏耐格里阿米巴包囊中主要定位于细胞质,而在滋养体中,它在细胞膜和伪足尖端表达较弱。相比之下,Nf-actin 在滋养体的食物杯结构中强烈表达,在包囊的细胞质中表达较弱。
- 与 CHO 细胞共培养时 Nf-profilin 的差异表达:将福氏耐格里阿米巴包囊和滋养体分别与 CHO 细胞共培养,发现随着共培养时间的延长,CHO 细胞数量减少且形态变圆。实验结果显示,nf-profilin 在与 CHO 细胞共培养的包囊中表达最初较高,之后逐渐降低;而 nf-actin 和 nfa1 在滋养体中高表达,且受共培养时间影响较小。
- 与 CHO 细胞共培养时 Nf-profilin 蛋白的定位:进一步的免疫荧光测定表明,在与 CHO 细胞共培养的福氏耐格里阿米巴包囊中,Nf-profilin 最初分布在细胞质中,随着包囊向滋养体转变,其表达逐渐减少,且主要定位于伪足或食物杯等特定区域。同时,研究人员还观察到 Nf-actin 在这一过程中的表达变化,在包囊中表达较弱,随着向滋养体转变,在食物杯中的表达逐渐增强。
综合研究结果和讨论部分可知,nf-profilin 在福氏耐格里阿米巴包囊中高表达,而在向滋养体转变过程中表达降低;相反,nf-actin 在包囊中几乎不表达,随着阿米巴转变为滋养体并与靶细胞相互作用,其表达逐渐增加,且在伪足和食物杯结构中强烈表达。这表明 nf-profilin 可能不直接参与黏附和吞噬过程,而 nf-actin 在这些过程中起着关键作用。二者对于肌动蛋白丝的动态调节都至关重要。该研究为探索福氏耐格里阿米巴的致病性提供了新的视角,对开发针对这种致命感染的治疗方法具有重要的理论指导意义,为后续研究指明了方向,有望推动相关领域的进一步发展,从而提高对原发性阿米巴脑膜脑炎的防治水平。