李斯特菌的致病机理

二、LM的致病机理
内化
经胃肠道感染
聚集、激活肌动蛋白
增殖
进入宿主细胞
吸收宿主细胞营养
被包裹
单核吞噬泡
逃逸吞噬
进入宿主细胞胞浆
极向运动
形成双膜结构 并逃逸二级 吞噬体
下面我们分别从：内化（入侵）、逃离吞 噬泡、细胞间传播、调节机制，这几个方面对李 斯特菌致病一般过程进行介绍。
内化
经胃肠道感染
聚集、激活肌动蛋白
增殖
进入宿主细胞
吸收宿主细胞营养
被包裹
单核吞噬泡
逃逸吞噬
进入宿主细胞胞浆
极向运动
形成双膜结构 并逃逸二级 吞噬体
三、LM入侵细胞机制
李氏杆菌进入非吞噬细胞是通过一种拉链模式来实现 的。“拉链式”是细菌表面配体与宿主细胞膜受体结合， 激活胞内信号通路，造成肌动蛋白骨架重排(聚合或解聚) 引发细胞膜对菌体的渐进包裹吞噬。
肌动蛋白分子的丝带和填充三维空间模型
通过Arp2/3复合蛋白成核
自发成核、伸长 肌动蛋白单体与蛋白质结合 通过甲精成核和延长
肌动蛋白微丝的反应
肌动蛋白单体V（myosin V） 利用ATP循环以便沿着肌动蛋白微丝向刺端移动
肌动蛋白的结构图和基本反应图表 （Saunders,New York, 2007）
聚集、激活肌动蛋白
增殖
进入宿主细胞
吸收宿主细胞营养
被包裹
单核吞噬泡
逃逸吞噬
进入宿主细胞胞浆
极向运动
形成双膜结构 并逃逸二级 吞噬体
五、LM在细胞与细胞之间传播
1、肌动蛋白聚合蛋白(Actin polymerzing protein，ActA)
细菌的运动性是肌动蛋白聚集在细菌尾部而获得的,单一的菌体蛋白就 足以引起肌动蛋白聚集形成聚合物,为细菌运动提供动力,这个菌体蛋白就是 ActA。成熟的ActA由610个氨基酸残基组成,分为3个功能区:
单增李斯特菌
3、污水、废水) 、昆虫、植物、蔬菜、鱼、鸟、野生动物、家禽
2
生存环境可塑性大：能在2-42℃下生存(也有报道0℃ 能缓慢生长 )能在冰箱冷藏室内较长时间生长繁殖。
3
适应范围大：酸性、碱性条件下都适应。
4
带菌较高的食品有：牛奶和乳制品；肉类(特别是 牛肉)；蔬菜；沙拉；海产品；冰淇凌等。
ActA的表达被严格控制,且只有在宿主细胞的胞液中才能被强烈诱导 表达。由2个不同的启动子调节actA基因的表达,一个在actA编码序列的 上游198 bp,一个是上游较远mpl基因。
研究发现还有另外的步骤或辅助因子参与调节ActA的胞内表达。
ActA 蛋 白 在 无 害 李 斯 特 菌 (Listeria innocua)的 表 达 能 充 分 引起这个没有侵袭力的菌种侵入 上皮细胞系,说明ActA引导一个对 上皮细胞特异的内化通路。
1999
据美国疾病控 制和防治中心资料 显示，在美国密歇 根州有14人因食用 该菌污染的“热狗” 和熟肉死亡，在另 外22个州97人患 此病，6名妇女流 产。
我国质检部门 多次从美国、加拿 大、法国、爱尔兰、 比利时、丹麦等二 十多家肉类加工厂 进口的猪腰、猪肚、 猪耳、小排等三十 多批近千吨猪副产 品中检出单增李斯 特菌等致病菌。
B 通过Arp2/3蛋白复合物形成分支微丝网络。 F 李斯特菌刺激装有的肌动蛋白微丝彗星尾巴，该尾巴推使李斯特菌在宿主细胞 胞质中穿行。
3、逃离二级吞噬体
LM 进入宿主细胞胞浆，在己糖磷酸盐转运蛋白(Hpt)的 作用下摄取细胞质中的营养成分以进行增殖。并通过一种复 杂的机制使宿主细胞中的肌动蛋白聚集,极性分布于细菌表面 的ActA蛋白,实现细菌在细胞内运动及向邻近细胞的传播之后 ，感染细胞伸出伪足状的结构,被邻近的细胞内吞,形成一个 双层膜结构,称为二级吞噬体，其中内层膜源于母细胞。在 LLO和特异性磷脂酶C的作用下,LM逃离二级吞噬体,直接进 入邻近细胞,实现细胞间的感染。
由plcA基 因编码
由plcＢ基 因编码
具有磷脂 酰肌醇特
异性
磷脂酰肌醇 磷脂酰胆碱
磷脂酶C
磷脂酶C
（PI-PLC ） （PC-PLC ）
可水解鞘磷 脂在内的各
种磷脂
毒性相对 小，对细 菌在细胞 间扩散作 用不大
功能复杂
磷脂酶PLC是致病性李氏杆菌的重要毒力因子， LM能产生2种C型磷脂酶。
内化
经胃肠道感染
Marie-France Carlier等人发现，细胞通过用“加帽蛋白 ”（capping protein）盖住刺端来终止肌动蛋白微丝的生长 。但是，Carlier团队发现，只有没被盖住的微丝才能生长。 这说明，游离刺端需要与Arp2/3复合物和肌动蛋白单体结合 。
加帽蛋白能显著阻止微丝变得太长，以免失去推动 力。经过轻微的阻滞后，切丝蛋白（cofilin）从后面辅 助肌动蛋白微丝释放肌动蛋白单体，使其与ADP结合。 然后，通过另一种蛋白profilin实现ADP和ATP间的交换 ，为新聚合循环准备肌动蛋白单体，使细胞向下一步循 环。
早期发现的粘附配体有IntA、IntB、ActA和P60，近 年来又发现膜蛋白Ami、自溶素、分子Lap蛋白、纤维素 结合蛋白、IntC、凝集素等。
内化
经胃肠道感染
聚集、激活肌动蛋白
增殖
被包裹
进入宿主细胞
单核吞噬泡
逃逸吞噬 吸收宿主细胞营养
进入宿主细胞胞浆
极向运动
形成双膜结构 并逃逸二级 吞噬体
运动信号与细胞表面的相应受体（红色条）作用，激活WASP蛋白， WASP蛋白与 Arp2/3复合物结合，然后激活 Arp2/3复合物产生分支肌 动蛋白微丝。 加帽蛋白（橙色）终止肌动蛋白微丝的生长，同时另 一种蛋白（切丝蛋白cofilin）开始辅助微丝释放胸腺素（thymosin） 或肌动蛋白(profilin)单体。肌动蛋白(profilin)用ATP 去置换单体 的ADP，以为下一轮微丝形成循环做准备。
2、菌株
绵羊李斯特菌 L.ivanovii
单核细胞增生李斯特菌 L.monocy togenes
英诺克李斯特菌 L.innocua
威尔斯李斯特菌 L.welshimei
李斯特菌
西尔李斯特菌 L.seeligeri
格氏李斯特菌 L.grayi
默氏李斯特菌 L.murrayi
单增李斯特菌是唯一能引起人类疾病的。单核细胞增生 李斯特菌是一种人畜共患病的病原菌。
为进一步了解李斯特菌的逃逸机制，我们分别对在此过程中的主 要毒力因子的性质和作用进行详细的介绍。
1、李斯特菌溶血素(listeriolysion O,LLO)
通过溶解细 胞吞噬体膜而使 LM逃离吞噬体， 促进菌体进入胞 液 ，可被巯基激 活，而被胆固醇 和氧化剂所抑制。
不仅能在LM逃逸 初级吞噬体时发挥作 用，同时也是LM逃逸 两层膜吞噬体过程中 所必须的。进一步研 究表明，LLO能直接 与细胞膜表面分子结 合后插入细胞膜中， 形成直径为20-20nm 通道。
一、李斯特菌简介
1、概况
李斯特菌是1926年英国南非裔科学家穆里在病死的兔 子体内首次发现的，为纪念近代消毒手术之父、英国生理 学家约瑟夫·李斯特（1827～1912），1940年被第三届国际 微生物学大会命名为李斯特菌。
革兰氏阳性菌，形状为圆尾带柱， 是一种非芽孢兼性厌氧菌。
李斯特菌在环境中无处不在，在绝大多数食品中都能找 到李斯特菌。肉类、蛋类、禽类、海产品、乳制品、蔬菜等 都已被证实是李斯特菌的感染源。李斯特菌中毒严重的可引 起血液和脑组织感染，很多国家都已经采取措施来控制食品 中的李斯特菌，并制定了相应的标准。
最近研究显示，Arp2/3复合物并不是使肌动蛋白微 丝形成的唯一蛋白质。其它蛋白质也有此功能，虽然它 们在不同的环境中起作用。
Actin filament :肌动蛋白微丝 Capping protein :加帽蛋白
cofilin:切丝蛋白
thymosin: 胸腺素
Profilin：抑制蛋白
图注 肌动蛋白微丝的生长：
（1）N端区域(1~234位氨基酸残基),这是关键区域,含有肌动蛋白聚集和 细菌在细胞内运动的所有信息。
（2）中间区域(235~394位氨基酸残基)。
（3）C端区域(315~610位氨基酸残基),585~606位氨基酸残基形成一个疏水 区,从而将ActA蛋白固定在细菌表面。
Lm的ActA由LIPI-1致病岛上的actA基因编码,actA基因突变后,细菌 虽然仍能侵入细胞并进入胞浆内,但不能在细胞内运动,不能形成微菌落, 也不能在细胞间扩散。这表明ActA与Lm的侵袭力密切相关。
1997年，Matthew Welch提 出一种由七种不同细胞蛋白质结合 成的Arp2/3复合物，其作用机理不 是很清楚。但是Pollard等人有理 由怀疑 Arp2/3复合物参与肌动蛋 白聚合。他们发现 Arp2/3复合物 位于运动细胞的边缘，Arp2/3复合 物可能促使肌动蛋白微丝和核微丝 生长。
4、致病性
健康成人个体出现轻微类似流感症状，新生儿、孕妇、 免疫缺陷患者表现为呼吸急促、呕吐、出血性皮疹、化脓性 结膜炎、发热、抽搐、昏迷、自然流产、脑膜炎、败血症直 至死亡（死胎）。易感者为新生儿、孕妇、40岁以上成年人 ，内免疫功能缺陷者。
5、流行情况
法国出产的奶 酪及猪肉中 发现李斯特 菌。
ActA是多功能的毒力因子,主 要表现为以肌动蛋白为基础的运 动、对宿主细胞的趋向与入侵。
注：染蓝色的部分勾画出了处于细胞最边缘的肌动 蛋白微丝。用高倍电子显微镜观察到肌动蛋白微丝 很浓稠，且高度分支。（JEAN MARX ,2003）
2、运动肌动蛋白的形成及细菌的极向运动
Daniel Portnoy 研究发现，当李斯特菌进入宿主细胞质时 ，肌动蛋白微丝聚集在李斯特菌的周围，当此细菌向细胞膜 运动时， 肌动蛋白微丝在细菌后面形成彗星状尾巴。此肌动 蛋白尾巴以某种方式跟着细菌移动。研究发现，用肌动蛋白 抑制剂处理该彗星尾巴，可以使李斯特菌停止运动。
Arp2/3复合物与李斯特菌的 ActA蛋白相互作用，促使肌动蛋 白聚合。
Arp2/3复合物，用不同颜色表示其不同组 分。其在核肌动蛋白微丝形成中起重要作 用
Arp2/3复合物究竟如何产生分支的肌动蛋白微丝网络， 还存在争议。包括Pollard 和Borisy 在内的很多研究者认为， Arp2/3复合物通过附在一个微丝的旁边而使一个新的分支长 出。Pollard已经录制出了肌动蛋白微丝生长的视频，可以直 接观察从旧微丝旁边长出新微丝。
六、LM的调节机制
LM入侵、逃逸吞噬泡、增殖以及在细胞与细胞之间 的传播过程都受到PrfA产物的调控。PrfA能整合一系列 的环境和自身来源的信号，以保证其短暂和适应性正确表 达。该转录调控因子可使LM更适应生存环境。
四、LM逃逸吞噬体机制
一般情况下，当LM细菌被内吞后，被包裹在宿主的吞噬小泡中, 吞噬泡很快与溶酶体结合，使吞噬泡迅速被酸化从而降解菌体，但 LM会通过李斯特菌溶血素(LLO)和磷脂酰肌醇特异性磷脂酶的裂解 作用,溶解吞噬体膜，从而阻止或延长吞噬泡酸化的时间，并使细菌 逃离吞噬体中的杀菌物质,进入宿主细胞胞浆。这个过程主要由李氏 杆菌溶血素LLO和磷脂酶两类毒素分子直接介导 。
李斯特菌致病的分子机理
L/O/G/O
组长：张 芸 成员：何芒芒 吴晓芳 刘 幸 李 莎
黄 曼 黄 婷 陈 萌 王玉芳 汪师帅 徐 波 罗 汉
内容
1. 李斯特菌简介 2. LM的致病机理 3. LM入侵细胞机制 4. LM逃逸吞噬体机制 5. LM在细胞与细胞之间传播 6. LM调节机制 7. 展望
调节巨噬细 胞因子表达，诱 导树突状细胞凋 亡的作用。LLO 在IFN-beta的作 用下，可以增加 巨噬细胞细胞膜 的通透性并加速 细胞凋亡。
李斯特菌溶血素O由hly基因编码， 分子质量为60ku,是一种孔形成毒素。
2、磷脂使细酶菌从( 吞ph噬o泡sp中h逃ol逸i出pa来s,es )
能破坏宿主细胞的信号通路, 能调节细胞因子和化学因子的合成
在这一过程中LM表面蛋白(内化素Intemalin，ln)与细 胞膜表面蛋白相互作使LM逐渐陷入到细胞内，形成一种 胞囊结构。
内化素（Internalin）是LM侵入不同组织细胞的关键 因素。内化素作为LM的表面粘附配体与组织细胞的表面 受体结合，使LM粘附在细胞表面，从而完成入侵过程。 例如在小肠中，LM分泌IntA与肠上皮细胞的上皮细胞钙 粘蛋白（E-Cadherin）发生特异性结合，进而穿过肠道屏 障。