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为探究肝片吸虫(Fasciola hepatica)新脱囊幼虫(FhNEJ)穿透宿主肠壁机制,研究人员开展 FhNEJ 与宿主纤溶系统相互作用的研究。结果发现 FhNEJ 可与前尿激酶(pro-u-PA)结合并激活它,增强纤溶酶生成。这为预防 FhNEJ 感染提供新策略。
在神秘的生物世界里,寄生虫与宿主之间的 “战争” 时刻都在上演。肝片吸虫(
Fasciola hepatica)作为一种能引发片形吸虫病的寄生虫,给全球畜牧业带来了沉重打击,每年造成的经济损失高达数十亿美元,同时它也是一种人畜共患疾病,严重威胁着人类的健康。片形吸虫病主要通过被污染的水生植物或水传播,当宿主误食含有肝片吸虫囊蚴的食物后,囊蚴在十二指肠孵化出 FhNEJ。这些 FhNEJ 如同 “小战士”,需要穿越肠道壁,历经重重困难到达肝脏,在那里定居并发育成熟,给宿主的肝脏带来诸多病变。
然而,FhNEJ 究竟是如何穿透宿主肠道壁的呢?这一直是困扰科学家们的难题。此前研究发现,FhNEJ 能够结合宿主的纤溶酶原(PLG),并在宿主来源的 PLG 激活剂作用下生成纤溶酶,进而降解肠道细胞外基质(ECM)的主要成分层粘连蛋白(LM),这似乎为 FhNEJ 的 “征途” 提供了帮助。但这背后是否还有其他不为人知的机制呢?
来自西班牙萨拉曼卡自然资源与农业生物学研究所(IRNAS-CSIC)和爱尔兰戈尔韦大学的研究人员决定深入探究这个神秘的过程。他们将目光聚焦在 u-PA 及其前体 pro-u-PA 上,因为 u-PA 是肠道中主要的 PLG 激活剂,研究 FhNEJ 与它们的相互作用,或许能揭开 FhNEJ 成功感染宿主的秘密。这项研究成果发表在《Veterinary Research》杂志上,为我们理解肝片吸虫的感染机制提供了新的视角。
研究人员在本次研究中,运用了多种关键技术方法。首先,通过体外刺激肝片吸虫囊蚴孵化获取 FhNEJ,并提取其外皮富含蛋白的组分(FhNEJ-Teg)。接着,采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测 FhNEJ-Teg 与 u-PA、pro-u-PA 的结合情况;利用二维电泳(2D)、配体印迹和液相色谱 - 串联质谱(LC-MS/MS)技术鉴定与 pro-u-PA 结合的蛋白;还通过 u-PA 特异性活性测定、纤溶酶活性测定等实验,探究 FhNEJ-Teg 对 pro-u-PA 的激活作用以及对纤溶酶生成的影响。
研究结果如下:
- FhNEJ-Teg 含有与 pro-u-PA 结合的蛋白:ELISA 实验表明,FhNEJ-Teg 能与 pro-u-PA 和 u-PA 结合,且与 pro-u-PA 的结合更为高效,这种结合呈浓度依赖性,并且不依赖赖氨酸残基。
- 鉴定 FhNEJ 外皮中与 pro-u-PA 结合的蛋白:通过 2D-MS/MS 分析,发现 FhNEJ-Teg 中有多个蛋白与 pro-u-PA 结合,如肌动蛋白、组织蛋白酶(cathepsins)B3、L1、L2、L3、谷胱甘肽 S - 转移酶(FhGST)等。这些蛋白不仅能与 pro-u-PA 结合,还能与 PLG、LM 结合,在寄生虫与宿主纤溶系统和 ECM 的相互作用中发挥重要作用。其中,一些蛋白如烯醇化酶(FhENO)和 FhGST,虽为细胞内酶,但可能具有 “兼职” 功能,从细胞内转移到寄生虫表面执行特殊任务。
- FhNEJ-Teg 含有激活 pro-u-PA 的蛋白:u-PA 特异性活性实验显示,FhNEJ-Teg 能增强 pro-u-PA 的活性,使其转化为有催化活性的 u-PA,且呈剂量依赖性。但研究发现,重组的肝片吸虫组织蛋白酶 L1、L2、L3 和 B2 并不能激活 pro-u-PA,推测可能存在一种尚未确定的丝氨酸蛋白酶参与这一过程。
- FhNEJ-Teg 激活 pro-u-PA 增强宿主 PLG 的纤溶酶生成:在 PLG 存在的情况下,FhNEJ-Teg 激活 pro-u-PA 产生的 u-PA 能够切割宿主 PLG,显著增加纤溶酶的生成,促进了寄生虫对宿主组织的侵袭。
综合研究结论和讨论部分,这项研究意义重大。它揭示了 FhNEJ 与宿主来源的 pro-u-PA 之间的相互作用,发现 FhNEJ-Teg 蛋白通过直接切割(可能由未知蛋白酶介导)增强 pro-u-PA 的激活,进而显著提高 FhNEJ 激活其表面纤溶系统的能力。这一发现与之前该实验室揭示的 FhNEJ 与宿主 PLG 相互作用促进纤溶酶生成、降解 LM 的研究结果相互补充,共同展示了 FhNEJ 表面多层次激活宿主纤溶系统的过程。这为针对早期片形吸虫病的免疫或治疗干预提供了新的潜在靶点,有望开发出更有效的防治策略,减少肝片吸虫感染对畜牧业和人类健康造成的危害。