动物肠黏膜上皮细胞与病原菌的铁竞争机制-论文.pdf

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1、动物营养学报2014，26(4)：827—832ChineseJournalofAnimalNutritiondoi：10．3969／j．issn．1006-267x．2014．04．001动物肠黏膜上皮细胞与病原菌的铁竞争机制王进波初佳丽韩菲杨静齐莉莉(浙江大学宁波理工学院，宁波315100)摘要：铁(Fe)是生物有机体的必需营养素，病原菌从宿主体内获取生长、繁殖必需的Fe是其侵染宿主的前提。本文总结了宿主和肠道病原菌的Fe摄取方式及竞争机制，阐述了Fe对肠道微生物的影响，旨在为仔猪生产合理补Fe提供新依据。关键词：肠道；铁；摄取；竞争机制中图分类号：$816．72

2、文献标识码：A文章编号：1006—267X(2014)04-0827．06铁(Fe)是生命有机体的必需营养素，在能量(Fe—Scluster)等，进而参与机体氧的转运及电子代谢、DNA复制、氧的运输、抗体生成、肝脏解毒及传递等代谢过程；有的以铁蛋白的形式存在于胞保护机体免受氧化应激等诸多生理过程中发挥着内；还有部分Fe经转运进入血液循环系统，参与重要作用。微生物也不例外，Fe参与微生物的机体多种生理机能。肠上皮细胞内Fe的转出主电子传递、糖酵解、DNA合成及对抗自由基损伤等要由肠绒毛上皮细胞膜上的铁转运蛋白(ferropor—诸多生理代谢过程，对微生物的正常生长、增殖

3、具tin，FPN)完成，转出的Fe¨在血浆铜蓝蛋白或小有重要意义J。从宿主体内获取生长、繁殖所必肠细胞膜铁转运辅助蛋白作用下成为Fe¨。此过需的Fe，是病原菌侵染宿主的前提。因此，控制病程受肝脏分泌的铁调激素调控，当体内Fe浓度增原菌的Fe摄取在机体抵抗病原菌侵染中发挥着高时，铁调激素表达量增加，诱导FPN降解，抑制关键作用。胞内Fe转出，同时抑制Fe吸收；当体内Fe浓度低时，铁调激素表达量减少，FPN将胞内Fe转出进1哺乳动物的Fe代谢入循环系统，同时增加肠黏膜Fe的吸收率J。哺乳动物细胞摄取Fe的方式主要有3种(图1)：1)细胞通过膜上的转铁蛋白受体(trans-

4、2病原菌的Fe摄取ferrinreceptor，TFR)与血液中的转铁蛋白结合摄Fe在微生物的生长、繁殖、代谢过程中具有很取Fe_3；2)肠腔中游离的Fe¨经十二脂肠细胞色重要的作用。研究指出，病原菌在Fe浓度极低的素b还原酶(duodenalcytochromebreductase，环境中亦能正常生长，并感染宿主。这是由于这DCYTB)还原成Fe¨后，通过小肠黏膜细胞刷状些病原菌具有高效的Fe摄取机制，能够从周围环缘上的二价金属转运载体l(divalentmetaltrans—境中摄取Fe，满足自身需要_5J。目前已知的3po~erl，DMT1)转入胞内；3)血红素

5、铁(血红蛋白种病原菌Fe摄取机制为：嗜铁素系统、血红素获或结合珠蛋白形式)可通过巨噬细胞膜上的血红取系统和转铁蛋白／乳铁蛋白受体⋯(图2)。嗜蛋白清道夫受体——分化抗原簇163(clusterof铁素与Fe的结合常数超过10，使细菌能够高效differentiation163，CD163)进入胞内。Fe进入胞获取环境中的Fe。负载Fe的嗜铁素能与细菌表内后，有的进入线粒体，用以合成血红素、铁硫簇面的受体共价结合，将Fe一嗜铁素复合物摄入细收稿日期：2013一l1—15基金项目：国家自然科学基金项目(31301984，31272461)；宁波市自然科学基金项目(2012

6、A610146)；宁波市农业攻关重点项目(2013C11031)作者简介：王进波(1975一)，男，山东潍坊人，副教授，博士，主要从事肠道微生物方向研究。E-mail：wangjb777@126．corn}通讯作者：齐莉莉，讲师，E—mail：qll@nit．net．cn动物营养学报胞『人】，然后释放出游离Fe作为细菌的营养物的作用下，将Fe从血红素上解离下来。有些细菌质m1红素获取系统主要通过细菌表面的血红素具有转铁蛋白和乳铁蛋白受体，可以直接识别宿结合蛋白受体，从血红蛋自中获取血红素，转运进主转铁蛋白和乳铁蛋白，从宿主细胞中获取入细菌胞内，然后在血红素氧化酶或逆铁

7、螫合酶Fe[6-7]。Transferrin：转铁蛋r

8、；TFR1：转铁蛋白受体1；TFR2：转铁蛋白受体2；DMT1：二价金属转运载体1；DCYTB：卜二指肠细胞色素b还原酶；haemoglobin：血红蛋白；CD163：分化抗原簇163；haptoglobin：结合珠蛋白；endosome：内体；ferritin：铁蛋h；storage：储仔；detoxification：解毒；mitochondria：线粒体；haemsynthesis：血红素合成；Fe—Sclusterbiosynthesis：铁硫簇牛物合成；ferroportin：铁转运蛋