发现致病菌穿透血脑屏障的潜在机

人血脑屏障( blood-brain barrier，BBB )由单层的脑微血管内皮细胞( brain micro-vascular endothelial cells，HBMECs )构成，可以保护大脑免受血源性病原体的侵害。脑膜炎是严重的疾病之一，但主要引起脑膜炎的细菌病原体通过BBB到达大脑的机制仍然知之甚少。

该研究发现肺炎链球菌、B族链球菌和新生儿脑膜炎大肠杆菌通常利用一种独特的囊泡融合机制搭便车转铁蛋白受体( TfR )穿过血脑屏障，并在体外人血脑屏障模型和小鼠模型中阐明了这一过程的细节。

来自细菌囊泡( BCVs )的Toll样受体信号触发先天性免疫调节因子TRAF3的Lys168和Lys181的K33连接的多聚泛素化，进而激活BCVs上包含鸟嘌呤核苷酸交换因子RCC2、小GTP酶Ral A和胞外囊泡亚复合物I ( SC I )的蛋白质复合物的形成。SEC6在SC I中的独特功能，直接与BCVs上的Ral A和Tf R囊泡上的SNARE蛋白SNAP23相互作用，将这两个囊泡连接起来并启动融合。总之，该研究表明天然免疫触发了TRAF3的独特修饰，并在BCVs上形成了HBMEC特异性蛋白复合物，以验证TfR囊泡的精确识别和选择，以融合并促进细菌穿透BBB。

细菌性脑膜炎是世界范围内发生的一种毁灭性疾病，仍然是导致高死亡率和高发病率的主要原因。循环于血液中的病原菌穿透血脑屏障( blood-brain barrier，BBB )侵入大脑，然后在那里繁殖并诱导促炎因子和有毒化合物的释放，进而导致脑膜炎。新生儿脑膜炎大肠杆菌( NMEC )和B族链球菌( GBS )是新生儿脑膜炎的两大主要致病菌，肺炎链球菌( SPN )是新生儿期后细菌性脑膜炎的主要致病菌。致病菌穿透BBB的机制是它们引起脑膜炎的先决条件，但仍知之甚少。人血脑屏障由人脑微血管内皮细胞( HBMECs )组成。异常低的转胞率使BBB能够保护大脑免受血源性病原体，包括病原体和毒素的攻击。在血液循环和粘附到BBB顶端后，致病菌利用不同的策略穿透BBB到达其基底侧。SPN、GBS和NMEC可以通过侵入和穿过HBMECs通过跨细胞途径穿透BBB。入侵后，NMEC、GBS和SPN定位于膜结合囊泡中；然而，这些含细菌的囊泡( BCVs )从顶端侧转运到基底侧的机制，特别是穿胞率较低。然而，这些含细菌囊泡( bacteria-containing vesicles，BCVs )从顶侧转运到底侧的机制，特别是在HBMECs中的低转胞率，仍然是未知的。

细菌对血脑屏障的渗透与HBMECs中TfR的细胞内运输有关（图源自PNAS ）转铁蛋白受体( TfR )转胞是HBMECs中为数不多的有活性的转胞途径之一。TfR在BBB上高度表达，与血液中的铁结合蛋白转铁蛋白( transferrin，Tf )结合，通过网格蛋白介导的内吞作用与内吞囊泡内化，并将铁跨过BBB。该研究证明了NMEC、GBS和SPN感染激活了BCVs与TfR囊泡的相同融合过程，这使得这些细菌能够将其穿透BBB与TfR穿胞偶联起来，并在HBMECs和小鼠模型中阐明了这一过程的细节。这种囊泡融合在时间和空间上是由Toll样受体( Toll-like receptor，TLR ) - TRAM - TRIF通路下游的TRAF3的独特修饰、BCVs上TRAF3 - RCC2 - RalA - exocyst subcomplex I ( SC I )复合物的形成以及通过SEC6与TfR囊泡上的可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感性融合蛋白激活蛋白受体( soluble N-乙基马来酰亚胺敏感性融合蛋白activating protein receptor，SNARE )蛋白SNAP23的相互作用而将SC I连接起来的。这种囊泡融合响应先天性免疫信号耦合细菌驱逐到TfR囊泡的胞内运输，代表了一种HBMEC特异性的细胞免疫防御机制，被主要的脑膜炎致病菌利用来穿越BBB并感染大脑。