張 超，陳國(guó)薇，楊玉萍，吳淑燕，劉 箐*

（上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海 200093）

食源性致病菌誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡機(jī)理研究進(jìn)展

張 超，陳國(guó)薇，楊玉萍，吳淑燕，劉 箐*

（上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海 200093）

細(xì)胞凋亡是機(jī)體為清理衰老、受損的細(xì)胞，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、確保機(jī)體健康而采取的一種有序性“自殺方式”。食源性致病菌進(jìn)入機(jī)體后可通過(guò)誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡以逃離宿主的免疫清除，保證自身生存進(jìn)而得以在機(jī)體內(nèi)擴(kuò)散的生存策略。近年來(lái)研究表明，食源性致病菌的毒力因子在致病菌誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡過(guò)程中起到非常重要的作用，許多致病菌通過(guò)產(chǎn)生相應(yīng)的毒力因子與凋亡調(diào)控因子相結(jié)合，引起細(xì)胞凋亡的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。本文主要從致病菌毒力因子對(duì)凋亡信號(hào)通路的影響和調(diào)控方面來(lái)闡述食源性致病菌誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的機(jī)理研究進(jìn)展。

食源性致病菌；細(xì)胞凋亡；毒力因子

流行病學(xué)監(jiān)測(cè)顯示，近十年來(lái)由食源性致病菌引起的疾病爆發(fā)率在不斷上升，食源性致病菌已經(jīng)被公認(rèn)為食品安全的主要威脅，其中李斯特菌、大腸桿菌、志賀氏菌和沙門氏菌等是最重要的食源性致病菌[1]。這些致病菌主要通過(guò)污染食物進(jìn)入人體，輕者會(huì)造成惡心、嘔吐、腹痛和腹瀉等，重者會(huì)引起休克、腎功能衰竭甚至死亡[2]，而長(zhǎng)時(shí)間攝取甚至可能會(huì)導(dǎo)致癌癥的發(fā)生。

細(xì)胞凋 亡是細(xì)胞進(jìn)行的一種有序的、主動(dòng)的“自殺方式”，機(jī)體在生長(zhǎng)、發(fā)育和受到外來(lái)刺激時(shí)在相關(guān)基因調(diào)控下激活凋亡程序以清除衰老、退化和受損細(xì)胞，從而維持細(xì)胞及機(jī)體正常生理活動(dòng)[3]。凋亡的細(xì)胞膜收縮，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張，染色質(zhì)收縮并聚集在核膜處，DNA降解，細(xì)胞核逐漸形成凋亡小體后被吞噬[4]。傳統(tǒng)的凋亡途徑有兩種，一種是由死亡受體介導(dǎo)，另一種是以線粒體為中心的凋亡。引起細(xì)胞凋亡主要的死亡受體是腫瘤壞死因子受體，主要包括FasL、TNFR1和CD40L等。細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因子通過(guò)與細(xì)胞膜上的死亡受體相結(jié)合，將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)從而激活促凋亡因子；線粒體受到信號(hào)刺激，導(dǎo)致膜電位降低，通透性轉(zhuǎn)換孔開(kāi)放，釋放出具有促凋亡作用的蛋白如細(xì)胞色素C、AIF等，進(jìn)而引起細(xì)胞凋亡。除此之外，還有一種新的凋亡途徑，即內(nèi)質(zhì)網(wǎng)凋亡通路[4-5]。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明，食源性致病菌在穿透腸道、血腦、胎盤屏障、誘導(dǎo)炎癥發(fā)生，最終導(dǎo)致疾患等過(guò)程中其誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡與其釋放的毒力因子有密切的關(guān)系，是通過(guò)分泌毒力因子激活宿主的凋亡信號(hào)通路，進(jìn)而引起細(xì)胞凋亡[6-8]。

1 致病菌激活死亡受體誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）是一個(gè)蛋白質(zhì)超家族，主要包括TNF-α、TNF-β、CD40L、FasL等。TNF受體與配體結(jié)合數(shù)秒內(nèi)可激活Caspase蛋白酶，在數(shù)小時(shí)內(nèi)引起細(xì)胞凋亡。Fas（CD95）是最典型的死亡受體，F(xiàn)as以三聚體的形式存在，與其配體FasL結(jié)合后發(fā)生聚合并且導(dǎo)致死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合物（death-inducing signaling complex，DISC）進(jìn)行組裝。DI SC是細(xì)胞膜上的由與Fas相關(guān)的死亡區(qū)域（FADD）、Procaspase-8、Procaspase-10等組成的受體復(fù)合物。DISC形成后，進(jìn)而激活Caspase-8，引起下面的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[9]。 腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑與Fas相似，當(dāng)TRAIL被活化后與TNF受體相關(guān)死亡區(qū)域結(jié)合，然后進(jìn)一步激活Caspase蛋白[10]。

研究發(fā)現(xiàn)，很多食源性致病菌可以通過(guò)激活Fas/ FasL配體，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。金黃色葡萄球菌腸毒素B（staphylococcal enterotoxin B，SEB）是由金黃色葡萄球菌（Staphyloccocus aureus）產(chǎn)生的一種外毒素，與被感染細(xì)胞凋亡有密切關(guān)系。2006年Higgs等[11]通過(guò)在SEB感染的細(xì)胞中建立Fas介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡模型，檢測(cè)淋巴細(xì)胞的凋亡情況發(fā)現(xiàn)SEB能夠加速Caspase-8和Caspase-3的激活，從而加快細(xì)胞凋亡的進(jìn)程。2011年Wang Jiahe等[12]將大腸桿菌（Escherichia coli）與人體單核U937細(xì)胞系共同培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)凋亡特征的細(xì)胞里，F(xiàn)as和FasL的mRNA 與蛋白表達(dá)量均比對(duì)照組高；將細(xì)胞用Caspase-8的特異性抑制劑處理后，Caspase-3和Caspase-9的表達(dá)量下調(diào)，宿主細(xì)胞凋亡程度降低，這表明E.coli在引起U937細(xì)胞凋亡時(shí)觸發(fā)了死亡受體通路中的Fas受體。2002年Raqib等[13]通過(guò)對(duì)感染志賀氏痢疾桿菌（Shigella dysenteriae）的患者的糞便樣本和直腸活檢樣本進(jìn)行提取，發(fā)現(xiàn)這些患者的直腸黏膜細(xì)胞大量凋亡，并且主要發(fā)生在CD3+T細(xì)胞中，凋亡細(xì)胞中促使細(xì)胞存活的因子如Bcl-2和IL-2等表達(dá)量顯著下調(diào)，同時(shí)Caspase-1和Caspase-3的表達(dá)量在急性感染期顯著上升，然后在恢復(fù)期大幅減少。FasL蛋白的表達(dá)水平呈現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，由此推測(cè)Fas/FasL死亡受體途徑可能是志賀氏痢疾桿菌介導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡的重要機(jī)制。幽門螺旋桿菌（Helicobacter pylori）是引起慢性活動(dòng)性胃炎和消化性潰瘍疾病的主要病原菌，感染幽門螺旋桿菌后胃上皮細(xì)胞的凋亡水平上升。1999年Jones等[14]通過(guò)用H. pylori與人胃癌細(xì)胞系A(chǔ)GS共同孵育并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，凋亡的細(xì)胞中Fas受體表達(dá)水平上升，進(jìn)一步研究顯示若將cagE和cagA這兩種毒理因子去除后不能檢測(cè)到明顯的凋亡現(xiàn)象，因此推測(cè)H. pylori引起的細(xì)胞凋亡可能是由這兩種毒力因子通過(guò)誘導(dǎo)FasL配體激活所引起的。

TRAIL死亡受體與Fas/FasL有高度的同源性，TRAIL被激活后可以與FADD相結(jié)合，進(jìn)而與DISC結(jié)合形成復(fù)合物，激活Caspase-8[15]。單核細(xì)胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes，LM）是一種革蘭氏陽(yáng)性食源性致病菌，在用LM感染的小鼠的脾臟、淋巴結(jié)、肝臟和大腦處均發(fā)現(xiàn)典型的凋亡病變。2004年Zheng Shijun等[16-17]發(fā)現(xiàn)TRAIL在由LM引起的凋亡過(guò)程中發(fā)揮作用，將TRAIL敲除后的小鼠通過(guò)尾靜脈注射的方式感染LM，然后與正常組相比對(duì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)敲除后的小鼠對(duì)LM的抗性明顯上升，并且在肝臟和脾臟中LM數(shù)量顯著降低，細(xì)胞凋亡數(shù)量也明顯下降，這表明LM可以通過(guò)TRAIL途徑誘導(dǎo)凋亡，將其敲除后會(huì)導(dǎo)致凋亡水平降低。在由S.aureus感染的小鼠成骨細(xì)胞凋亡過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了TRAIL的表達(dá)，并進(jìn)一步通過(guò)TRAIL途徑激活Caspase-8。為研究S.aureus與TRAIL結(jié)合的方式，2003年Alexander等[18]用聚碳酸酯膜將S.aureus和成骨細(xì)胞隔離開(kāi)共孵育，聚碳酸酯膜是一種半透膜，能夠允許細(xì)胞外產(chǎn)物穿過(guò)但是不允許細(xì)胞穿過(guò)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種情況下成骨細(xì)胞并沒(méi)有表達(dá)TRAIL蛋白；相反，S.aureus與成骨細(xì)胞直接孵育卻誘發(fā)了TRAIL的生成，由此可知S.aureus主要是通過(guò)與成骨細(xì)胞直接接觸，觸發(fā)TRAIL途徑誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡。志賀毒素（shiga toxins，Stxs）是S. dysenteriae和E. coli等在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的外毒素，Stxs根據(jù)抗原種類主要分為兩種，即Stx1和Stx2。2010年Lee等[19]通過(guò)在Stx1感染人單核細(xì)胞THP-1過(guò)程中添加可溶性TRAIL和抗-TRAIL抗體來(lái)分別促進(jìn)和抑制TRAIL的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者凋亡細(xì)胞數(shù)量明顯上升，后者明顯下降，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，TRAIL是與TNF受體家族中的死亡受體5相結(jié)合，從而形成DISC，激活Caspase-8，這表明Stx1可以通過(guò)與死亡受體5結(jié)合從而激活TRAIL途徑，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

2 致病菌通過(guò)線粒體途徑誘導(dǎo)凋亡

在凋亡的細(xì)胞體內(nèi)，線粒體膜電位降低，通透性轉(zhuǎn)換孔開(kāi)放，膜通透性升高，釋放出具有促凋亡作用的AIF、細(xì)胞色素C等蛋白，激活Caspase凋亡途徑，產(chǎn)生活性氧簇（reactive oxygen species，ROS），并伴隨著B(niǎo)cl-2蛋白家族對(duì)線粒體的調(diào)控[20]。研究表明，致病菌誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，和線粒體具有密切關(guān)聯(lián)。

2013年Zhao Suhui等[8]發(fā)現(xiàn)腸出血型大腸桿菌（enterohemorrhagic Escherichia coli，EHEC）進(jìn)入人體腸道后會(huì)產(chǎn)生一種叫做EspF的分泌蛋白，在EHEC侵染宿主細(xì)胞的過(guò)程中添加用綠色熒光染料標(biāo)記的抗-EspF抗體和用紅色熒光染料標(biāo)記的線粒體熱休克蛋白抗體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在凋亡的細(xì)胞中這兩種熒光出現(xiàn)在同一位點(diǎn)，而在未感染的區(qū)域并未發(fā)現(xiàn)綠色熒光，進(jìn)一步將細(xì)菌的EspF基因敲除后發(fā)現(xiàn)綠色熒光強(qiáng)度降低，同時(shí)凋亡水平降低，這表明EHEC能夠通過(guò)產(chǎn)生EspF分泌蛋白與線粒體相互作用進(jìn)而引起宿主細(xì)胞的凋亡。2003年Jujii等[21]用Stxs處理Hela細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)Bcl-2蛋白家族中的Bid裂解，線粒體通透性增加，進(jìn)而釋放促凋亡分子細(xì)胞色素C。S.aureus能夠通過(guò)產(chǎn)生殺白細(xì)胞素（Panton-Valentine leukocidin，PVL）誘導(dǎo)如中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等宿主防御細(xì)胞裂解，屬于穿孔毒素。2005年 Genestier等[22]通過(guò)提取并純化亞細(xì)胞組分蛋白來(lái)觀察PVL在人類中性粒細(xì)胞（human polymorphonuclear neutrophils，PMNs）中的亞細(xì)胞定位，結(jié)果只有在線粒體組分里發(fā)現(xiàn)PVL，這表明PVL是直接以線粒體為目標(biāo)的；用分離出的大鼠肝臟線粒體與PVL一起共孵育觀察到促凋亡因子細(xì)胞色素C的釋放；當(dāng)用Caspase抑制劑處理時(shí)雖然能消除PVL誘導(dǎo)的凋亡，但是它并沒(méi)有抑制線粒體動(dòng)態(tài) 的變化，證明Caspase激活是線粒體下游進(jìn)程，相關(guān)研究結(jié)果證明PVL引起PMNs凋亡主要通過(guò)激活線粒體途徑Caspase來(lái)實(shí)現(xiàn)的。傷寒沙門氏菌（Salmonella enterica serovar Typhi，S. typhi）具有較強(qiáng)的多重耐藥性，并且能夠引起嚴(yán)重的高燒和腹瀉等，這與其攜帶的一種98.6×106D大小的結(jié)合型質(zhì)粒有關(guān)。2010年Wu Shuyan等[23]發(fā)現(xiàn)這種質(zhì)粒能夠提高細(xì)菌的毒力，介導(dǎo)巨噬細(xì)胞凋亡，將該質(zhì)粒轉(zhuǎn)入到無(wú)毒菌株中后再與巨噬細(xì)胞共同孵育，結(jié)果與無(wú)毒菌株相比誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡的能力顯著提升；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，凋亡過(guò)程中線粒體膜電位降低，進(jìn)而激活了Caspase-9和Caspase-3，最終導(dǎo)致細(xì) 胞凋亡?？张荻舅兀╲acuolating cytotoxin，VacA）是H. pylori產(chǎn)生的一種非常重要的毒力因子。2010年Domanska等[24]通過(guò)在E. coli中表達(dá)攜帶VacA基因的重組質(zhì)粒，將表達(dá)的VacA用放射線標(biāo)記后與大鼠肝線粒體共同孵育，發(fā)現(xiàn)VacA能夠通過(guò)其P34y亞基直接攻擊線粒體，插入線粒體內(nèi)膜，從而導(dǎo)致細(xì)胞色素C釋放，進(jìn)而誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡。

3 致病菌通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，ER）通路是一種不同于經(jīng)典凋亡途徑的新的凋亡途徑。ER是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成、折疊和轉(zhuǎn)運(yùn)的地方，并會(huì) 影響細(xì)胞內(nèi)的Ca2+水平。當(dāng)ER膜相關(guān)傳感器受到刺激時(shí)，Ca2+的穩(wěn)態(tài)被破壞，蛋白質(zhì)在ER發(fā)生過(guò)量沉積，會(huì)誘導(dǎo)ER中Caspase-12的表達(dá)，并引起細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Caspase-7向ER表面轉(zhuǎn)移，從而 進(jìn)一步激活Caspase-12[25]，引起Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

非折疊蛋白反應(yīng)（unfolded protein re sponse，UPR）是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的主要途徑，當(dāng)非折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)沉積，會(huì)激活位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的3種跨膜蛋白PERK、ATF6、IRE1，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)伴侶蛋白基因轉(zhuǎn)錄，減少蛋白質(zhì)翻譯；然而，活化后的3種蛋白可通過(guò)激活JNK信號(hào)通路和降低Bcl-2的表達(dá)等方式誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[26]。2008年 Lee等[27]用Stx1感染人單核細(xì)胞時(shí)在呈現(xiàn)凋亡的細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)，ER應(yīng)激傳感器IRE1，PERK 和ATF6被激活，上調(diào)ER相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子同源蛋白和死亡區(qū)域蛋白的表達(dá)，并下調(diào)了抗凋亡因子Bcl-2蛋白的表達(dá)水平。2010年Lee等[28]發(fā)現(xiàn)，Stxs是與細(xì)胞膜上的Gb3受體相結(jié)合，通過(guò)內(nèi)吞的方式進(jìn)入宿主細(xì)胞后，轉(zhuǎn)移到內(nèi) 質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)而激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)凋亡途徑。李斯特菌溶血素（listeriolysin O，LLO）是LM分泌的一種孔隙形成分子，能夠輔助介導(dǎo)LM穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入到宿主細(xì)胞，并幫助LM逃離宿主淋巴細(xì)胞的吞噬小體進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[29]，Javier等[30]在體外將純化的LLO分子與脾淋巴細(xì)胞共孵育，結(jié)果發(fā)現(xiàn)宿主細(xì)胞呈現(xiàn)出典型的凋亡病變。LLO在誘導(dǎo)凋亡的過(guò)程中雖然也攻擊了線粒體，但是經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)LLO誘導(dǎo)的凋亡與線粒體途徑無(wú)關(guān)[31]。2012年P(guān)illich等[32]用LM感染小鼠巨噬細(xì)胞時(shí)發(fā)現(xiàn)在凋亡的細(xì)胞內(nèi)UPR被激活，與凋亡有關(guān)的mRNA和蛋白表達(dá)量上調(diào)；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該途徑的激活不需要LM進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)，而是與LM產(chǎn)生的一種LLO有關(guān)，將LLO敲除后，UPR的激活受到抑制。因此可以推測(cè)，LM是通過(guò)產(chǎn)生LLO進(jìn)入到宿主細(xì)胞后通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

此外，NF-κB轉(zhuǎn)錄因子在致病菌誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡中也起到非常重要的作用。NF-κB主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，與抑制性IκB蛋白酶家族結(jié)合形成復(fù)合物，當(dāng)細(xì)胞受到外源物質(zhì)刺激會(huì)導(dǎo)致IκB激酶激活進(jìn)而降解IκB蛋白，釋放活性NF-κB轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中；在細(xì)胞核內(nèi)，它與P53、Bcl-2、Caspase蛋白酶家族等相關(guān)的目的基因相結(jié)合，促進(jìn)目的基因轉(zhuǎn)錄[33]。2004年Salmond等[34]發(fā)現(xiàn)大腸桿菌不耐熱 腸毒素（Escherichia coli heatlabile enterotoxin，Etx）的B亞基能夠通過(guò)激活NF-κB轉(zhuǎn)錄因子和Caspase-3來(lái)誘導(dǎo)小鼠的CD8+T細(xì)胞的選擇性凋亡。2007年Souvannavong等[35]用沙門氏菌的脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）處理小鼠B細(xì)胞，凋亡細(xì)胞中IκB激酶表達(dá)量與對(duì)照組相比上升，IκB蛋白濃度的水平明顯降低。2013年Luo Jingjing等[36]通過(guò)重組質(zhì)粒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，H. pylori產(chǎn)生的空泡毒素VacA除了能夠在線粒體上定位之外，還能通過(guò)促進(jìn)NF-κB與DNA的結(jié)合活性，激活NF-κB途徑，進(jìn)而影響TNF-α和IL-1β的產(chǎn)生，對(duì)宿主細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用。

4 結(jié) 語(yǔ)

食源性致病菌主要通過(guò)激活死亡受體途徑、線粒體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑來(lái)誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡。但是，這3種信號(hào)通路并不是相互獨(dú)立的，彼此之間存在交叉。例如死亡受體通路中的Caspase-8可以通過(guò)切割Bcl-2家族的Bid，間接作用于線粒體導(dǎo)致線粒體蛋白釋放，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[37]。研究證明，食源性致病菌的毒力因子在誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡方面起到非常重要的作用，細(xì)菌可以通過(guò)分泌毒力蛋白激活細(xì)胞內(nèi)的凋亡因子，也可通過(guò)細(xì)菌本身與機(jī)體的接觸激活凋亡信號(hào)通路，食源性致病菌通過(guò)誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡從而逃脫機(jī)體的免疫機(jī)制，在生物體內(nèi)廣泛傳播進(jìn)而定殖和生存[6]。然而，致病菌引起細(xì)胞凋亡的機(jī)理十分復(fù)雜，同一種菌可以通過(guò)多種機(jī)制誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡；不同種菌也可以通過(guò)相同機(jī)制導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。如H. pylori可以通過(guò)產(chǎn)生cagE、cagA和VacA來(lái)誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡，但是機(jī)制并不相同；即使對(duì)于Stx這一種毒理因子，也有死亡受體途徑、線粒體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑3種方式誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。另外有研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌在涉及同一種途徑時(shí)對(duì)凋亡所產(chǎn)生的作用不完全相同，例如Wang Jiahe等[38]發(fā)現(xiàn)S.aureus誘導(dǎo)胸腺U937細(xì)胞系凋亡主要是通過(guò)抑制NF-κB的活性，誘導(dǎo)促凋亡細(xì)胞的表達(dá)，這表明這種轉(zhuǎn)錄因子可能在S.aureus處理的U937細(xì)胞系中起到積極的保護(hù)作用，將其抑制后反而會(huì)加快宿主細(xì)胞凋亡過(guò)程。Caspase蛋白酶是細(xì)胞凋亡的執(zhí)行者，3條信號(hào)通路最后都可以通過(guò)Caspase蛋白酶來(lái)執(zhí)行凋亡反應(yīng)，但是Caspase蛋白酶并不是凋亡的唯一途徑。研究發(fā)現(xiàn)將Caspase蛋白酶抑制后并沒(méi)有完全阻斷凋亡進(jìn)程[7]，因此還存在其他Caspase非依賴性細(xì)胞凋亡途徑。隨著研究的深入，越來(lái)越多的毒力因子和凋亡信號(hào)被發(fā)現(xiàn)，這使得致病菌導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的機(jī)理研究進(jìn)一步得到完善。這些機(jī)理在醫(yī)學(xué)上具有廣泛的應(yīng)用前景，例如鼠傷寒沙門氏菌能夠靶向攻擊腫瘤細(xì)胞，從腫瘤細(xì)胞的邊緣向中心擴(kuò)散并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，這為有腫瘤的靶向治療提供了幫助[39]。然而，還有很多問(wèn)題尚未解決，如細(xì)菌本身和其產(chǎn)生的毒力因子如何識(shí)別信號(hào)通路中的特異性靶點(diǎn)、某些信號(hào)通路是否與毒力因子的產(chǎn)生有關(guān)、還有哪些物質(zhì)和通路參與了致病菌誘導(dǎo)的宿主細(xì)胞凋亡等。通過(guò)對(duì)食源性致病菌誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的機(jī)理進(jìn)行研究，探索在這個(gè)過(guò)程中普遍參與的信號(hào)分子及相互關(guān)系，不僅有助于人們了解食源性致病菌誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡的機(jī)理，而且有助于人們利用某些食源性致病菌特異性識(shí)別腫瘤細(xì)胞這一特點(diǎn)研究新的腫瘤靶向治療新載體。

[1] 趙懷龍, 付留杰, 唐功臣. 我國(guó)主要的食 源性致病菌[J]. 醫(yī)學(xué)動(dòng)物防制, 2012, 28(11): 1212-1216.

[2] 蘭述, 徐紅華, 李鐵晶. 幾種食源性致病菌及其監(jiān)控[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 41(11): 154-160.

[3] 朱玉山, 陳儉. 線粒體與細(xì)胞凋亡調(diào)控[J]. 生命科學(xué), 2008, 20(4): 506-513.

[4] LAWEN A. Apoptosis-an introduction[J]. BioEssays, 2003, 25(9): 888-896.

[5] KOZJAK P V, ROSS K, RUDEL T. Import of bacterial pathogenicity factors into mitochondria[J]. Current Opinion in Microbiology, 2008, 11(1): 9-14.

[6] 胡慶亮, 李凌娟, 王瀟. 病原菌毒力因子誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 生物技術(shù)通報(bào), 2013(6): 32-38.

[7] JAVIER A C, UNANUE R E. Mechanisms and immunological effects of apoptosis caused by Listeria monocytogenes[J]. Advances in Immunology, 2012, 113: 157-174.

[8] ZHAO Suhui, ZHOU Ying, WANG Chunhui. The N-terminal domain of EspF induces host cell apoptosis after infection with enterohaemorrhagic Escherichia coli O157:H7[J]. Plos one, 2013, 8(1): 55164-55164.

[9] LAVRIK I, KRAMMER P. Regulation of CD95/Fas signaling at the DISC[J]. Cell Death and Differentiation, 2012, 19(1): 36-41.

[10] CHU Wenming. Tumor necrosis factor[J]. Cancer Letters, 2013, 328(2): 222-225.

[11] HIGGS B W, DILEO J, CHANG W E, et al. Modeling the effects of a staphylococcal enterotoxin B (SEB) on the apoptosis pathway[J]. BMC Microbiology, 2006, 31(6): 48.

[12] WANG Jiahe, PENG Yang, YANG Lili. Escherichia coli induces apoptosis in human monocytic U937 cells through the Fas/FasL signaling pathway[J]. Mol Cell Biochem, 2011, 358(1): 95-104.

[13] RAQIB R, EKBERG C, SHARKAR P, et al. Apoptosis in acute s higellosis is associated with increased production of Fas/Fas ligand, perforin, caspase-1, and caspase-3 but reduced production of Bcl-2 and interleukin-2[J]. Infection and Immunity, 2002, 70(6): 3199-3207.

[14] JONES N L, DAY A S, JENNINGS A H, et al. Helicobacter pylori induces gastric epithelial cell apoptosis in association with increased Fas receptor expression[J]. Infection and Immunity, 1999, 67(8): 4237-4242.

[15] ZHANG Lidong, FANG Bingliang. Mechanisms of resistance to TRAIL-induced apoptosis in cancer[J]. Cancer Gene Therapy, 2005, 12(3): 228-237.

[16] ZHENG Shijun, WANG Pu, TSABARY G, et al. Critical roles of TRAIL in hepatic cell death and hepatic infl ammation[J]. The Journal of Clinical Investigation, 2004, 113(1): 58-64.

[17] ZHENG Shijun, JIANG Jiu, SHEN Hao, et al. Reduced apoptosis and amelio rated listeriosis in TRAIL-null mice [J]. The Journal of Immunology, 2004, 173(9): 5652-5658.

[18] ALEXANDER H E, RIVERA A F, MARRIOTT I, et al. Staphylococcus aureus induced tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand expression mediates apoptosis and caspase-8 activation in infected osteoblasts[J]. BMC Microbiology 2003, 3: 5, doi:10.1186/1471-2180-3-5.

[19] LEE M S, CHERLA P R, LENTZ K E, et al. Signaling through C/ EBP homologous Protein and death receptor 5 and calpain activation differentially regulate THP-1 Cell maturation-dependent apoptosis induced by Shiga toxin type 1[J]. Infection and Immunity, 2010, 78(8): 3378-3391.

[20] RUDEL T, KEPP O, VERA K P. Interactions between bacterial pathogens and mitochondrial cell death pathways[J]. Microbiology, 2010, 8(10): 693-705.

[21] FUJII J, MATSUI T, HEATHERLY D P, et al. Rapid apoptosis induced by Shiga toxin in HeLa cells[J]. Infection and Immunity, 2003, 71(5): 2724-2735.

[22] GENESTIER A L, MICHALLETVM C, PREVOST G, et al. Staphylococcus aureus Panton-Valentine leukocidin directly targets mitochondria and induces Bax-independent apoptosis of human neutrophils[J]. The Journal of Clinical Investigation, 2005, 115(11): 3117-3127.

[23] WU Shuyan, LI Yuanyuan, XU Yang, et al. A Salmonella enterica serovar Typhi plasmid induces rapid and massive apoptosis in infected macrophages[J]. Cellular and Molecular Immunology, 2010, 7(4): 271-278.

[24] DOMA?SKA G, MOTZ C, MEINECKE M, et al. Helicobacter pylori VacA toxin/subunit p34: targeting of an anion channel to the inner mitochondrial membrane[J]. PLoS Pathogens, 2010, 6(4): e1000878.

[25] RAO V R, HERMEL E, SUSANA C O, et al. Coupling endoplasmic reticulum stress to the cell death program: mechanism of caspase activation [J]. The Journal of Biological Chemistry, 2001, 276(36): 33869-33874.

[26] SMAILI S S, PEREIRA G J S, COSTA M M, et al. The role of calcium stores in apoptosis and autophagy[J]. Current Molecular Medicine, 2013, 13(2): 252-265.

[27] LEE S Y, LEE M S, CHERLA P R, et al. Shiga toxin 1 induces apoptosis through the endoplasmic reticulum stress response in human monocytic cells[J]. Cellular Microbiology, 2008, 10(3): 770-780.

[28] LEE M S, CHERLA P R, TESH L V. Shiga toxins: intracellular trafficking to the ER leading to activation of host cell stress responses[J]. Toxins, 2010, 2(6): 1515-1535.

[29] VADIA S, AMETTR E, HAGHIGHATB A C, et al. The poreforming toxin listeriolysin O mediates a novel entry pathway of L. monocytogenes into human hepatocytes[J]. PLoS Pathogens, 2011, 7(11): e1002356.

[30] CARRERO A, CALDERON B, UNANUE R E. Listeriolysin O from Listeria monocytogenes is a lymphocyte apoptogenic molecule [J]. The Journal of Immunology, 2004, 172(8): 4866-4874.

[31] STAVRUA F, BOUILLAUDC F, SARTORI A, et al. Listeria monocytogenes transiently alters mitochondrial dynamics during infection[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011, 108(9): 3612-3617.

[32] PILLICH H, LOOSE M, ZIMMER K P, et al. Activation of the unfolded protein response by Listeria monocytogenes[J]. Cellular Microbiology, 2012, 14(6): 949-964.

[33] SHIH F V, TSUI R, CALDWELL A, et al. A single NF-κB system for both canoni cal and non-canonical signaling[J]. Cell Research, 2011, 21(1): 86-102.

[34] SALMOND J R, WILLIIA MS R, HIRST R T, et al. The B subunit of Escherichia coli heat-labile enterotoxin induces both caspasedependent and -independent cell death pathways in CD8＋T cells[J]. Infection and Immunity, 2004, 72(10): 5850-5857.

[35] SOUVANNAVONG V, SAIDJI N, CHABY R. Lipopolysaccharide from Salmonella enterica activates NF-κB through both classical and alternative pathways in primary B lymphocytes[J]. Infection and Immunity, 2007, 75(10): 4998-5003.

[36] LUO Jingjing, LI Cunyan, LIU Sheng, et al. Overexpression of Helicobacter pylori VacA N-terminal fragment induces proinflammatory cytokine expression and apop tosis in human monocytic cell line through activation of NF-κB[J]. Canadian Journal of Microbiology, 2013, 59(8): 523-533.

[37] LI Honglin, ZHU H ong, XU Chijie, et al. Cleavage of BID by caspase 8 mediates the mitochondrial damage in the Fas pathway of apoptosis[J]. Cell, 1998, 94(4): 491-501.

[38] WANG Jiahe, ZHOU Yijun, HE Ping. Staphylococcus aureus induces apoptosis of human monocy tic U937 cells via NF-kB signaling pathways[J]. Microbial Pathogenesis, 2010, 48: 252-259.

[39] GANAI S, ARENAS B R, SAUER P J, et al. In tumors Salmonella migrate away from vasculature toward the transition zone and induce apoptosis[J]. Cancer Gene Therapy, 2011, 18(7): 457-466.

Research Progress in the Mechanisms of Apoptosis Induced by Foodborne Pathogens

ZHANG Chao, CHEN Guo-wei, YANG Yu-ping, WU Shu-yan, LIU Qing*
(School of Medical Instrument and Food Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

Apoptosis is a way of “suicide” used by organisms to clean up the aging an d damaged cells, to m aintain the cellular homeostasis and to ensure the health of the body. Recent studie s have shown that the virulence factors of foodborne pathogens play a vital role in inducing apoptosis in their host cells. After entering the body, the foodborne pathogens can escape the host immune clearance by inducing apoptosis in host cells to ensure their own survive and spread in the host body. Many pathogens produce virulence factors, which combine with the apoptotic regulators in host cells to induce apoptosis. This review provides a brief overview of the me chanisms of apoptosis induced by foodborne pathogens from the aspects of the regulation and effect of apoptosis signaling pathway caused by the pathogen-de rived virulence factors

foodborne pathogens; apoptosis; virulence factors

Q932

A

1002-6630（2014）05-0234-05

10.7506/spkx1002-6630-201405046

2013-10-14

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（ 31371776）

張超（1989—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭吃葱灾虏【虏C(jī)理。E-mail：cc_zhang213@163.com

*通信作者：劉箐（1970—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭吃葱?致病菌致病機(jī)理及安全控制。E-mail：liuq@usst.edu.cn