钙蛋白酶-2通过破坏一氧化氮稳态促进单核细胞增生李斯特菌感染及肠道免疫屏障入侵的机制研究

推荐：本研究揭示了钙蛋白酶-2（CAPN2）通过调控一氧化氮（NO）稳态促进单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes）入侵肠道免疫屏障的新机制。研究人员利用基因敲除小鼠模型和CAPN2特异性抑制剂，证实CAPN2激活可破坏NO平衡，从而增强细菌在派尔集合淋巴结（Peyer's patches）的侵袭和细胞间传播。该研究为靶向CAPN2防治细胞内细菌感染提供了新策略，发表于《Journal of Advanced Research》。

　　

单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes, L. monocytogenes）是一种常见的食源性致病菌，能穿透肠道屏障引发严重感染。尽管已知其通过派尔集合淋巴结（Peyer's patches）入侵宿主，但具体分子机制尚不明确。钙蛋白酶（Calpain, CAPN）家族在感染和免疫反应中起关键作用，尤其CAPN2与细胞内细菌感染密切相关，但其调控L. monocytogenes入侵肠道屏障的机制仍未阐明。此外，一氧化氮（NO）在L. monocytogenes感染中具有双重作用，既能清除细菌又被病原体利用以逃避免疫。因此，揭示CAPN2与NO的互作机制对理解L. monocytogenes的致病过程至关重要。

为探究这一问题，研究人员结合生物信息学分析、小鼠感染模型和体外巨噬细胞实验，系统研究了CAPN2在L. monocytogenes感染中的作用。关键技术包括：1）通过GEO数据库分析感染相关基因表达；2）使用肠结扎和胃内接种法建立小鼠感染模型；3）流式细胞术和荧光示踪技术检测细菌细胞间传播；4）钙离子浓度和CAPN活性测定；5）免疫荧光和Western blot分析靶蛋白表达。

CAPN激活与L. monocytogenes感染的相关性

通过GSE67983数据集分析发现，L. monocytogenes感染后外周血细胞中CAPN2 mRNA显著上调，而CAPN1和CAST（钙蛋白酶抑制蛋白）无显著变化。小鼠肠结扎实验显示，感染1小时后肠道CAPN活性达峰值，CAPN2表达在12小时仍维持高水平。骨髓源性巨噬细胞（BMDM）实验中，L. monocytogenes感染90分钟即引起钙离子内流和CAPN激活，证实CAPN2是感染过程中的关键调控分子。

CAPN活性影响L. monocytogenes的肠道屏障入侵

CAPN2抑制剂（CAPN2-Inh）处理显著降低小鼠肠道和肝脏的细菌负荷，减轻肝脏炎症浸润。荧光成像显示，CAPN2-Inh抑制细菌在派尔集合淋巴结的定植，且CD11c⁺细胞中细菌含量减少。相反，CAST敲除（CAST^?/?）小鼠的CAPN活性增强，细菌侵袭和传播加剧。体外实验进一步证实，CAPN2-Inh处理可抑制细菌在巨噬细胞间的扩散。

CAPN2通过iNOS/NO通路调控感染

多基因关联分析显示CAPN2与诱导型一氧化氮合酶（iNOS）表达呈正相关。感染小鼠肠道中CAPN2和iNOS蛋白同步上调，而CAPN2-Inh处理降低派尔集合淋巴结的iNOS水平。在RAW264.7细胞中，CAPN2 siRNA或抑制剂均减少iNOS表达和NO产生，表明CAPN2通过调控iNOS影响NO稳态。

CAPN2抑制剂拮抗NO介导的感染过程

iNOS敲除（iNOS^?/?）小鼠感染后症状减轻，而外源补充NO供体（SNAP）可逆转CAPN2-Inh的保护作用。值得注意的是，CAPN2-Inh对iNOS^?/?小鼠的感染无显著影响，证实其作用依赖于NO通路。

该研究首次阐明CAPN2通过破坏NO稳态促进L. monocytogenes入侵肠道免疫屏障的机制。CAPN2激活可上调iNOS表达，增加NO产生，进而增强细菌在派尔集合淋巴结的定植和细胞间传播。这一发现不仅揭示了病原体利用宿主因子的新策略，还为开发靶向CAPN2的抗菌疗法提供了理论依据。未来研究可进一步探索CAPN2在肠道免疫细胞分化中的作用，以及其与E-钙黏蛋白（E-cadherin）切割的关联，为阻断细菌感染提供新靶点。