呼吸疾病研究所黄建安教授、刘泽毅研究员团队在Adv Sci上发表论文

来源：苏州大学医学院时间：2024-12-19 01:09:28

碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌（Carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii，CRAB）是全球医院内感染，尤其是重症监护病房（ICU）中常见的重大病原体之一。近年来，CRAB在全球范围内的流行率显著增加，CRAB在鲍曼不动杆菌感染中的比例已超过50%，其导致的病死率高达60%。由于CRAB的高度耐药性，临床上可供选择的有效抗生素极为有限，且缺乏标准化的治疗方案。CRAB感染的控制难度大，加之新药研发进展缓慢，导致临床治疗面临重大挑战。

cGAS-STING通路是固有免疫的重要组成部分，负责识别细胞质中的病原体DNA或内源性DNA，激活 cGAS 以腺苷三磷酸（ATP）和鸟苷三磷酸（GTP）为底物催化生成的 2''，3''-cGAMP 结合干扰素基因刺激因子（Stimulator of interferon genes，STING），使其蛋白构象发生变化，诱导干扰素和炎症因子的产生，发挥防御病原体和维持免疫稳态的作用。

作者前期研究发现，在CRAB感染小鼠模型中，对CRAB感染小鼠肺组织进行转录组测序和KEGG通路富集分析，发现CRAB感染激活肺组织中细胞质DNA识别信号通路、引起肺组织IFN-β表达水平，表明CRAB感染激活cGAS-STING通路。然而cGAS-STING 通路是否以及如何参与CRAB感染尚不清楚。

2024年12月04日，苏州大学附属第一医院黄建安教授团队在《Advanced science》杂志上发表了一篇题为“OMP38 of Carbapenem-Resistant Acinetobacter Baumannii-Mediated mtDNA Release Activates the cGAS-STING Signaling to Induce Inflammatory Response”的研究论文。本研究首次揭示CRAB感染激活cGAS-STING通路及免疫应答反应，并证实CRAB 感染引起线粒体损伤与线粒体 DNA 释放进入细胞质。细胞质中的 cGAS 识别线粒体 DNA 并激活 STING，IRF3 和 NF-κB 磷酸化和入核，导致过度炎症应答反应，引起肺部炎症性损伤；明确CRAB分泌胞外囊泡（OMVs）携带毒力因子OMP38进入线粒体，诱导线粒体损伤。同时证明抑制cGAS-STING通路激活可有效减轻CRAB感染诱导的炎症损伤，因此，开发靶向 cGAS-STING 通路药物，治疗 CRAB 感染的同时，又可避免耐药性产生，具有潜在的临床应用前景。

1. CRAB感染激活I型干扰素应答

建立 CRAB 鼻腔感染模型，以 CRAB（1×107 CFU）感染 6 小时后取肺组织，通过转录组测序分析感染组与对照组的差异基因，KEGG 通路富集分析显示：CRAB 感染显著激活环 DNA识别信号通路；在 CRAB 感染的体内小鼠肺组织与巨噬细胞中发现，CRAB 感染增加 IFN-β的上调表达。

图1. CRAB感染激活I型干扰素应答

2. CRAB诱导的I型干扰素应答与cGAS/STING/TBK1相关

I型干扰素应答是cGAS-STING 通路激活的重要标志，为了进一步研究cGAS-STING在CRAB感染中的作用，通过构建cGAS敲除的巨噬细胞、分离STING缺失的腹腔巨噬细胞、或使用TBK1抑制剂，明确cGAS或STING的缺失、TBK1的抑制，显著降低CRAB诱导的I型干扰素应答，证明cGAS-STING 通路参与CRAB诱导的I型干扰素应答。

图2. cGAS/STING/TBK1参与CRAB诱导的I型干扰素应答

3. CRAB诱导的线粒体DNA释放激活cGAS-STING通路

cGAS作为细胞质中重要的DNA识别受体，为了明确CRAB感染如何激活cGAS-STING通路，通过线粒体形态、线粒体膜电位、线粒体膜转换孔等多个特征，明确CRAB感染诱导线粒体损伤与线粒体DNA释放。

图3. 线粒体损伤参与CRAB诱导的cGAS-STING通路激活

4. CRAB通过OMVs转移OMP38至线粒体激活cGAS-STING通路

OMVs作为病原细菌诱导线粒体紊乱的重要载体，CRAB来源的外泌体可诱导cGAS-STING通路激活；通过蛋白质组学发现，OMP38是CRAB来源OMVs中富集最多的毒力因子，并且定位与线粒体；重组OMP38蛋白可直接诱导线粒体cGAS-STING通路激活。

图4. OMVs携带OMP38定位于线粒体与cGAS-STING通路激活

5. 靶向抑制cGAS-STING通路减轻CRAB感染诱导的炎症性肺损伤

为了深化cGAS-STING通路在CRAB感染中的应用，筛选cGAS抑制剂EGCG，可显著抑制cGAS-STING通路激活，降低CRAB感染小鼠肺组织细菌载量、病理损伤与炎症细胞因子水平，说明EGCG对于CRAB感染具有潜在应用价值。

图5. EGCG抑制CRAB诱导的cGAS-STING通路激活减轻肺损伤

综上本研究发现，CRAB 感染肺泡巨噬细胞诱，通过OMVs转移毒力因子OMP38至线粒体，引起线粒体损伤与线粒体 DNA 释放进入细胞质；细胞质中的 cGAS 识别线粒体 DNA 并激活 STING，IRF3 和 NF-κB 磷酸化和入核，导致过度炎症应答反应，引起肺部炎症性损伤；天然活性物质-表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）抑制 cGAS 的活化，降低下游信号通路激活，缓解炎症应答反应，减轻 CRAB 感染诱导的肺损伤。