半胱氨酸蛋白酶ApdS介导猪链球菌免疫逃逸的分子机制

猪链球菌(Streptococcus suis)是一种重要的人兽共患病原菌，不仅对养猪业造成了重大经济损失，也对全球的公共卫生安全构成了严重威胁。自1968年丹麦首次报道该菌感染人类以来，已在亚洲、北美和欧洲等70多个国家和地区发生了1 600起猪链球菌感染人的案例。猪链球菌可经皮肤伤口和呼吸道侵入血液，在血液中存活并大量增殖，从而引发严重的菌血症，并经血液循环感染多个靶器官。猪链球菌抵抗和逃避宿主天然免疫防御的杀伤，是其在血液中存活、感染和致病的关键因素。

近年来发现，Cathelicidin LL-37在抵抗病原菌侵入和调控天然免疫应答过程中发挥了重要作用。LL-37表达分泌于皮肤角质细胞、上皮细胞以及嗜中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和NK细胞等免疫细胞。猪链球菌在感染侵入机体过程中始终要对抗LL-37的杀伤。然而，猪链球菌与LL-37的生物学关系以及该菌如何适应和逃避LL-37介导的免疫防御，目前仍不清楚。

近期哈尔滨兽医研究所动物细菌病团队发表于《Journal of Biological Chemistry》的一项研究报道，首次证明了半胱氨酸蛋白酶ApdS在猪链球菌逃避宿主天然免疫防御中发挥重要作用，并揭示了ApdS切割抗菌肽cathelicidin LL-37从而介导猪链球菌免疫逃逸的分子机制。

该研究首先检测了猪链球菌感染过程中宿主LL-37的表达情况，结果显示在猪链球菌2型野生株体外感染嗜中性粒细胞时，LL-37的蛋白表达水平随着感染剂量的增加而上调，提示了LL-37可能在抵抗猪链球菌感染的宿主防御中发挥重要功能；通过荧光定量PCR和western blot分析，结果显示：随着LL-37亚致死浓度的增加，猪链球菌表面蛋白ApdS的mRNA转录水平和蛋白表达水平也显著上调，表明ApdS可能参与猪链球菌抵抗和逃逸LL-37的杀伤。在探究ApdS介导猪链球菌免疫逃逸的分子机制方面，该研究发现ApdS能迅速靶向并切割LL-37，而当ApdS第26位的半胱氨酸被丙氨酸取代后，ApdS失去了切割LL-37的活性，表明该氨基酸位点为ApdS的活性位点。ApdS切割LL-37后的截短肽显著降低了其对猪链球菌的杀菌活性，这是由于截短肽中二级结构α螺旋含量降低所导致的。同时，敲除猪链球菌的apdS基因后，显著降低了其对LL-37杀伤的抵抗力；而回补该基因后，可以恢复其对LL-37杀伤的抵抗力；该研究指出ApdS蛋白酶对保护猪链球菌逃逸LL-37的杀伤至关重要。

随后该研究又评估了ApdS蛋白酶在猪链球菌抵抗吞噬细胞攻击中的作用，结果显示猪链球菌apdS基因缺失株增加了其对THP-1细胞、嗜中性粒细胞及其形成胞外诱捕网(NETs)杀伤的敏感性，表明ApdS能够协助猪链球菌逃逸宿主天然免疫的杀伤作用。该研究指出，ApdS切割LL-37后，减弱了LL-37对嗜中性粒细胞的趋化性及诱导NETs形成和活性氧(ROS)产生的能力。

该研究揭示了猪链球菌一种新的免疫逃避策略，丰富了当前对于猪链球菌致病机制的认知，同时为猪链球菌抗菌药物的研发提供重要指导。