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为探究格氏乳杆菌（Glaesserella parasuis）细胞致死膨胀毒素（GpCDT）对细胞死亡的调控机制，四川农业大学研究人员开展相关研究。结果表明 GpCDT 可诱导猪肺泡巨噬细胞和小鼠发生铁死亡。这为理解宿主 - 病原体相互作用及防治相关疾病提供新思路。
在养猪业的世界里，格氏乳杆菌（Glaesserella parasuis）可是个让人头疼的 “麻烦制造者”。它作为一种革兰氏阴性机会致病菌，常常悄无声息地潜伏在猪的上呼吸道。一旦猪的身体出现应激、免疫力下降或者受到二次感染，它就会 “兴风作浪”，迅速扩散到肺部引发肺炎，还可能钻进血液，导致全身性的格氏病（Gl?sser’s disease），给全球养猪产业带来巨大的经济损失。
一直以来，人们主要依靠疫苗和抗生素来对抗格氏乳杆菌感染。然而，疫苗的交叉保护程度低，格氏乳杆菌对抗生素的耐药性还在不断增强，这使得寻找新的防治方法变得刻不容缓。在这样的背景下，四川农业大学的研究人员挺身而出，开展了一项意义重大的研究。他们将目光聚焦在格氏乳杆菌的细胞致死膨胀毒素（GpCDT）上，试图揭开它在细胞死亡调控中的神秘面纱，进而为防治格氏乳杆菌感染及相关疾病找到新的突破口。最终，他们的研究成果发表在了《Veterinary Research》杂志上。
研究人员开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，他们对 3D4/21 细胞（猪肺泡巨噬细胞）进行处理和感染，观察细胞变化。同时，通过定量实时聚合酶链反应（qPCR）检测基因表达水平，利用蛋白质免疫印迹法（Western blotting）分析蛋白表达情况。在动物实验中，选用特定病原体 - free 的雄性 C57BL/6 小鼠，对感染后的小鼠肺组织进行组织病理学分析、氧化应激相关指标测定等。
下面来看看具体的研究结果：
- GpCDT 诱导 3D4/21 细胞发生铁死亡：研究人员成功制备出重组 GpCDT，用它处理 3D4/21 细胞后发现，细胞活力显著下降，而且随着毒素浓度增加，细胞体积增大、大小不均、数量减少。进一步检测发现，细胞内谷胱甘肽（GSH）水平降低，脂质过氧化标志物丙二醛（MDA）和不稳定亚铁离子积累，活性氧（ROS）水平升高。同时，铁死亡相关基因 ACSL4、GPX4 和 FTH 的转录水平及蛋白表达也发生改变，由此表明 GpCDT 可诱导 3D4/21 细胞发生铁死亡。
- 感染 SC1401 菌株的细胞铁死亡表型更明显：对比感染野生型 SC1401 菌株和 SC1401Δcdt 菌株（CDT 缺陷突变株）的 3D4/21 细胞，发现感染 SC1401 菌株的细胞活力下降更显著，细胞形态变化更大，不稳定铁离子和 ROS 水平更高。从分子水平分析，感染 SC1401 菌株会使 ACSL4 蛋白表达上调，GPX4 表达下调，FTH 表达在不同感染复数（MOI）下呈现不同变化；而感染 SC1401Δcdt 菌株对这些蛋白的影响较小，这说明 GpCDT 在细胞铁死亡过程中起着重要作用。
- SC1401 触发 C57BL/6 小鼠发生铁死亡：给小鼠腹腔注射 SC1401 或 SC1401Δcdt 菌株后，对小鼠肺组织进行分析。组织学染色显示，感染 SC1401 菌株的小鼠肺组织出现大量病变；检测发现肺组织中 GSH 水平下降，MDA 和亚铁离子水平上升，FTH 蛋白增加，GPX4 蛋白减少。而感染 SC1401Δcdt 菌株的小鼠，相关指标变化相对较小，这表明在体内，SC1401 也能触发铁死亡。
- 抑制铁死亡可防止 GpCDT 诱导的细胞死亡：用铁死亡抑制剂 ferrostatin - 1（Fer - 1）或去铁胺（DFO）预处理 3D4/21 细胞，发现 Fer - 1 能显著减轻 GpCDT 诱导的细胞死亡，DFO 也能在一定程度上抑制细胞内亚铁离子、MDA 水平上升，提高 GSH 水平，降低 ROS 水平。虽然 DFO 对铁死亡相关蛋白表达影响不明显，但二者共同作用说明预处理可通过改善脂质过氧化和恢复细胞抗氧化能力，减轻 GpCDT 诱导的细胞死亡。
综合上述研究结果，研究人员得出结论：GpCDT 除了能诱导细胞凋亡和焦亡外，还可通过诱导铁死亡导致细胞死亡。在这一过程中，GpCDT 干扰宿主铁代谢，破坏铁离子的储存和氧化应激状态，影响谷胱甘肽代谢，使细胞内氧化还原稳态失衡，最终引发铁死亡。
这项研究意义非凡。它首次揭示了 GpCDT 诱导铁死亡的现象，不仅拓展了人们对 GpCDT 生物学功能的认识，也进一步明晰了格氏乳杆菌的致病机制，为深入理解宿主 - 病原体相互作用提供了新视角。同时，为开发基于调控铁死亡的新型抗菌策略和免疫治疗靶点奠定了坚实的理论基础，对格氏乳杆菌感染及相关疾病的防治具有重要的科学和实践价值，有望为养猪业摆脱格氏乳杆菌的困扰带来新的希望。
