猪链球菌与猪流感病毒混合感染促进溶血素基因缺失型链球菌侵入呼吸道分子机制的研究

猪链球菌在世界范围内广泛存在，是危害养猪业发展的重要传染源之一，能够引起猪脑膜炎、关节炎、肺炎、心内膜炎、流产以及仔猪的突然死亡。溶血素(SLY)是猪链球菌分泌的唯一能够引起细胞毒性的可溶性蛋白，它能在宿主细胞膜上打孔引起细胞崩解。然而，不是所有的猪链球菌致病株均分泌SLY蛋白。因此，研究猪链球菌感染不同阶段SLY的作用，以及是否存在替代SLY蛋白功能的毒力因子，将有助于更好地阐明不分泌SLY蛋白的猪链球菌在呼吸系统中的致病机制。

近期，中国农业科学院哈尔滨兽医研究所蔡雪辉研究员带领的团队，在《infection and immunity》期刊上发表了题为“Viral co-infection replaces effects of suilysin on adherence and invasion of Streptococcus suis into respiratory epithelial cells grown under air-liquid interface conditions”的研究论文。该论文揭示了猪链球菌感染呼吸道上皮细胞的相关毒力因子，以及猪流感病毒(SIV)感染促进猪链球菌SLY缺失突变株在呼吸系统中的吸附、定植以及侵入的致病机制。分化良好的猪支气管上皮细胞气液培养体系，能够充分模拟上皮细胞在呼吸系统中的生存环境，为研究猪链球菌在呼吸系统中的感染方式以及感染特性提供了良好的工具和手段。本研究首次将猪支气管上皮细胞气液培养体系应用于病毒和细菌的混合感染研究中，并以此为感染模型深入分析了SIV与猪链球菌在分化良好的呼吸道上皮细胞中的相互作用关系。在细菌继发SIV感染初期，猪链球菌能够利用其荚膜多糖中的唾液酸残基与SIV感染细胞表面表达的血凝素蛋白(HA)结合，从而显著增强了SLY基因缺失株在上皮细胞中的继发感染。同时，野生型和SLY基因缺失突变株猪链球菌在上皮细胞中的吸附位置均与SIV核蛋白(NP)表达呈相关性，而且吸附的细菌数量显著高于各菌株单独感染组。除此之外，在病毒感染局部气液培养体系的粘液纤毛清除功能受损，不能将细菌及时清除，从而使猪链球菌有更多的时间粘附于呼吸道上皮。

该研究的另一个重要发现是，当缺失SLY的猪链球菌突变株吸附于SIV感染的呼吸道上皮细胞时，表现出与野生型SLY溶血素阳性猪链球菌相似的侵入能力。在混合感染组有大量的SLY缺失突变株跨越了呼吸道屏障进入上皮细胞的下层。其分子机制可能是SLY蛋白引起上皮细胞凋亡并促进猪链球菌侵入呼吸道上皮，而SIV感染同样能够引起上皮细胞凋亡。因此SIV感染所引起的细胞凋亡作用替代了SLY蛋白的作用，从而促进SLY缺失突变株跨越呼吸道屏障，侵入呼吸道上皮下层组织。这一发现也阐明了猪链球菌在不依赖于SLY蛋白的情况下侵入上皮细胞的潜在分子机制。

综上所述，该研究为SLY蛋白在猪链球菌感染呼吸系统过程中发挥的作用提供了新的见解。当SIV与猪链球菌SLY缺失株混合感染时，后者可以获得与野生型SLY阳性猪链球菌相似的跨越呼吸道屏障的能力，这可以解释SLY基因缺失猪链球菌引起临床感染的原因。同样，该研究可以帮助研究者进一步了解在呼吸系统中病毒和细菌发生混合感染时的相互关系。