葡萄糖代谢在布鲁氏菌感染胎盘中的关键作用

《Infection and Immunity》：Glucose uptake is essential for Brucella abortus growth in the extracellular space of the murine placenta

本研究揭示了葡萄糖摄取在布鲁氏菌（Brucella abortus）感染胎盘中的重要作用，为理解其致病机制提供了新视角。

　　在本研究中，研究人员深入探讨了布鲁氏菌（Brucella abortus）在胎盘感染中的代谢机制，特别是其对葡萄糖的依赖性。布鲁氏菌是一种能够感染牛并引起流产的病原体，同时也能通过接触传播给人类。在自然感染中，布鲁氏菌会在牛的胎盘中大量繁殖，导致胎儿死亡，并通过流产的胎儿和胎盘组织传播给其他动物和人类。尽管已有研究关注布鲁氏菌在单核吞噬细胞系统中的慢性感染代谢，但其在胎盘中的营养来源一直未被明确。

研究人员利用小鼠模型，发现葡萄糖是布鲁氏菌在胎盘中生长的重要碳源。通过构建一个缺乏主要促进因子超家族蛋白GluP的突变株（gluP mutant），该蛋白负责葡萄糖摄取，研究人员发现该突变株在怀孕小鼠的胎盘中生长能力减弱，并且引起的炎症病理和胎儿死亡率降低。然而，该突变株仍然能够在滋养层细胞模型中进行细胞内复制，并在感染的胎盘中引起滋养层细胞死亡。此外，即使在条件性敲除过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPAR-γ）的小鼠中，gluP突变株在胎盘中的生长能力仍然受到抑制，表明M2型巨噬细胞并非布鲁氏菌在胎盘中依赖葡萄糖生长的主要场所。

研究结果表明，感染的胎盘中存在多个不同的营养生态位，而葡萄糖在胎盘间质空间中的利用对于布鲁氏菌的生长和胎儿死亡具有重要意义。这一发现不仅为理解布鲁氏菌在胎盘中的致病机制提供了新的见解，还可能为开发针对布鲁氏菌感染的新型干预措施提供理论基础。

在实验设计方面，研究人员通过小鼠感染模型，详细分析了布鲁氏菌野生型（WT）和gluP突变株在胎盘中的定殖能力。实验结果显示，与野生型相比，gluP突变株在胎盘中的定殖能力显著降低，而在脾脏中则没有明显差异。这表明葡萄糖摄取对于布鲁氏菌在胎盘中的生长至关重要。进一步的实验表明，gluP突变株在胎盘中的细胞外（gentamicin-sensitive）细菌比例更高，这暗示了葡萄糖摄取主要影响布鲁氏菌在胎盘的细胞外或间质空间中的生长。此外，研究人员还发现，与野生型感染的小鼠相比，gluP突变株感染的小鼠胎儿存活率显著提高，这进一步证实了葡萄糖摄取在布鲁氏菌引起的胎儿死亡中的关键作用。

在探讨布鲁氏菌在胎盘中的细胞内生长是否依赖葡萄糖时，研究人员利用条件性敲除PPAR-γ的小鼠模型，发现即使在PPAR-γ缺失的情况下，布鲁氏菌野生型在胎盘中的生长优势仍然显著高于gluP突变株。这表明胎盘中的M2型巨噬细胞可能并非布鲁氏菌依赖葡萄糖生长的主要场所。此外，研究人员还利用人类BeWo滋养层细胞系作为体外模型，发现布鲁氏菌在这些细胞中的生长并不依赖葡萄糖摄取。这些结果表明，滋养层细胞和M2型巨噬细胞可能并非布鲁氏菌在胎盘中依赖葡萄糖生长的主要细胞类型。

在评估葡萄糖摄取对胎盘炎症的影响时，研究人员通过组织病理学评分发现，野生型布鲁氏菌感染的胎盘表现出中度至重度的炎症病理，包括大量坏死的滋养层细胞、中性粒细胞浸润和大面积坏死区域。相比之下，gluP突变株感染的胎盘炎症病理较轻。这表明葡萄糖摄取在布鲁氏菌引起的胎盘炎症中起部分作用。此外，研究人员还通过TUNEL染色检测了滋养层细胞的凋亡情况，发现野生型和gluP突变株感染的胎盘中滋养层细胞的凋亡水平相似，这表明葡萄糖摄取的缺失并不影响布鲁氏菌诱导的滋养层细胞死亡。

综上所述，本研究揭示了葡萄糖摄取在布鲁氏菌感染胎盘中的重要作用，特别是在胎盘的细胞外或间质空间中。这一发现不仅为理解布鲁氏菌的致病机制提供了新的视角，还可能为开发针对布鲁氏菌感染的新型治疗策略提供理论依据。未来的研究可以进一步探索布鲁氏菌在胎盘中的代谢机制，以及如何通过调节宿主的代谢来抑制布鲁氏菌的生长和传播。