《Veterinary Microbiology》：Salmonella virulence factor sptP activates the NLRP3/Caspase-1 pathway to induce pyroptosis and exacerbate intestinal injury in chicks
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本研究揭示了沙门氏菌肠炎血清型（SE）关键毒力因子sptP通过激活宿主NLRP3/Caspase-1炎性小体通路，驱动Gasdermin D（GSDMD）介导的细胞焦亡和促炎因子IL-1β/IL-18释放，从而加剧肠道病理损伤的新机制。研究人员利用CRISPR/Cas9技术构建sptP基因敲除株（sptP-），并结合NLRP3特异性抑制剂MCC950进行动物实验，证实sptP是SE致病性的关键上游调控因子。该发现为理解SE致病机制及开发靶向干预策略提供了新视角。
沙门氏菌肠炎血清型（Salmonella enterica serovar Enteritidis, SE）是全球范围内重要的食源性病原体，不仅给人类公共卫生带来沉重负担，也给畜牧业造成巨大经济损失。传统的SE致病机制研究多集中于其对细胞骨架和紧密连接的影响，然而，其毒力因子如何精细调控宿主关键的天然免疫通路——特别是炎性小体（inflammasome）的活化，仍是一个亟待阐明的“黑箱”。其中，由III型分泌系统（Type III Secretion System, T3SS）分泌的关键效应蛋白SptP，虽已知其在促进细菌入侵和早期免疫抑制中发挥作用，但其是否以及如何调控被称为“炎症放大器”的NLRP3炎性小体，进而导致特征性的肠道组织损伤，此前完全未知。
针对这一知识空白，昆明大学张博、李可等研究人员在《Veterinary Microbiology》上发表论文，提出了一个核心科学假设：SE效应蛋白SptP通过激活宿主NLRP3/Caspase-1炎性小体通路，诱导细胞焦亡（pyroptosis）和炎症因子风暴，从而加剧肠道病理损伤。为了验证该假说，研究团队进行了一项设计严谨、多层次验证的实验。
研究人员主要运用了以下几项关键技术方法：首先，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术精准构建了SE的sptP基因敲除株（sptP-），并验证其遗传稳定性。其次，建立了15日龄SPF雏鸡感染模型，设置野生型SE（sptP+）感染组、sptP-突变株感染组、sptP+联合NLRP3抑制剂MCC950预处理组、sptP-联合MCC950预处理组以及PBS对照组。最后，综合运用组织病理学评分与髓过氧化物酶（MPO）活性检测、蛋白质印迹法（Western blot）分析炎性小体关键蛋白（pro-caspase-1, cleaved-caspase-1, GSDMD, GSDMD-N）表达、酶联免疫吸附试验（ELISA）和逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）检测细胞因子（IL-1β, IL-18）水平、乳酸脱氢酶（LDH）释放试验评估细胞焦亡程度，以及平板计数法测定肠道和脾脏细菌载量。
3.3. SptP是肠炎沙门氏菌诱导体内肠道病理的关键毒力因子
组织病理学分析显示，sptP+SE感染可引起雏鸡回肠严重的黏膜糜烂、固有层结构破坏和大量炎性细胞浸润，病理评分显著升高。与之相比，sptP-突变株感染组的肠道损伤明显减轻，炎性细胞浸润减少，MPO活性也显著降低。这表明SptP蛋白是SE引起体内肠道组织损伤所必需的。
3.4. SptP是沙门氏菌诱导NLRP3炎性小体激活和细胞焦亡的关键因子
在分子机制层面，sptP+SE感染显著提高了回肠组织中LDH的释放率，表明细胞焦亡水平升高。Western blot结果进一步显示，sptP+组中活化的caspase-1（cleaved-caspase-1）及其下游底物GSDMD的N端片段（GSDMD-N）的蛋白表达水平均显著高于sptP-组。同时，sptP+组回肠组织中成熟IL-1β和IL-18的蛋白浓度及其mRNA表达水平也显著上调。这些结果证明，SptP能有效激活NLRP3/Caspase-1通路，导致炎性因子成熟和细胞焦亡。
3.5. SptP介导的沙门氏菌致病性依赖于NLRP3炎性小体的激活
为确认SptP的作用依赖于NLRP3，研究使用了特异性抑制剂MCC950。结果显示，MCC950预处理能显著减轻sptP+SE感染引起的肠道病理损伤、降低MPO活性、抑制caspase-1和GSDMD的切割、减少IL-1β/IL-18的释放。然而，MCC950对sptP-突变株感染组的上述指标均无显著影响。这一关键实验证明，SptP位于NLRP3的上游，其促炎和致损伤效应主要通过激活NLRP3/Caspase-1信号轴实现。
3.6. SptP-NLRP3轴主要介导免疫病理损伤而非细菌清除
为了排除细菌定植差异的干扰，研究检测了各组雏鸡回肠和脾脏的细菌载量。发现在感染后12、24、36和48小时，sptP+、sptP-、sptP++MCC950和sptP-+MCC950四组间的细菌载量均无显著差异。这表明SptP通过NLRP3通路主要加剧了宿主的免疫病理损伤，而非直接影响细菌的清除能力。
综上所述，本研究首次阐明沙门氏菌效应蛋白SptP是激活宿主NLRP3/Caspase-1炎性小体通路的关键毒力因子。SptP通过该通路触发Gasdermin D介导的细胞焦亡和IL-1β/IL-18的过量释放，从而导致严重的肠道损伤。这一发现不仅填补了sptP调控炎性小体活化这一领域的知识空白，揭示了SE致病机制的新环节，也为未来开发针对沙门氏菌感染、以干预特定毒力因子或其下游炎症通路为策略的新型治疗方法提供了重要的理论依据和潜在的靶点。
