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Nature:身體抵抗有害菌的新方法

日期:2014-10-27 08:55:42

 

對于正在接受治療的癌癥和其他疾病患者來說,細菌感染可引起一些主要問題。在住院期間問題尤為嚴重,因為此時患者的免疫功能往往變弱。

 

更復雜的是,緩解或防止感染的抗生素,可能對生活在體內的健康有益菌(主要在腸道內)產生負面影響。如果微生物群——意指棲居于體內的所有微生物——失去平衡,就會使有害細菌處于支配地位,并產生抗生素耐藥菌株。

 

鑒于此,對于澄清“身體如何對抗病原菌而不消滅良性細菌”的興趣在持續增長。這一理解可能會帶來增強這一自然防御的方法。

 

最近,美國Sloan Kettering紀念癌癥中心的研究人員,發現了一個不尋常的過程,身體可以通過這個過程,感知致病菌的存在并摧毀它們。細胞不是直接檢測微生物,而是監控細菌如何干擾產能細胞結構(稱為線粒體)的功能。相關研究結果發表在最近的《自然》(Nature)雜志。

 

帶領這項研究的細胞生物學家Cole Haynes稱:“一些腸道細菌可引發線粒體功能障礙,可能是為了促進感染。作為應答,當細胞發現線粒體功能被擾亂時,它們就打開某些基因,對細菌發動攻擊。”

 

腸道反應

 

Haynes博士解釋說,這一機制可能已經進化為使細胞能夠檢測有害細菌。身體殺死病原微生物的主要方法包括,用白血細胞直接攻擊它們,但是這發生的不夠快速或是有充分選擇性的。

 

他說:“在腸道這樣的地方,有很多不同的細菌,在某種程度上它們看起來都一樣。你如何區別有害菌和有益菌?你不想清除整個腸道菌群,它們可使你保持健康。也許,要做到這一點,一種方法是檢測那些擾亂細胞內活動的病原體。”

 

Haynes博士說,他和他的同事們采取了一種意想不到的途徑。他在Sloan Kettering研究所的實驗室,主要研究細胞自然保護和維持線粒體的應激反應,這提供了大多數能量,使細胞能正常履行職責。線粒體功能障礙似乎在癌癥和衰老過程中發揮作用。

 

近年來,Haynes和同事們一直把注意力集中在一個稱為ATFS-1的保護性蛋白質。當細胞處于壓力條件下,ATFS-1在細胞核中積聚,并打開一些有助于恢復線粒體功能的基因。但是,研究人員注意到,ATFS-1也會打開與對抗細菌(身體先天免疫反應的一部分)有關的基因。

 

他說:“這讓我們假設,也許這種應激反應通路可與先天免疫結合,從而允許檢測擾亂線粒體的細菌,所以可發動一種應答來破壞病原體。”

 

線蟲防御

 

為了驗證這一理論,Haynes和共同作者,將線蟲群體暴露于綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa)——一種人體常見細菌,已知可導致線粒體功能障礙。在綠膿桿菌浸潤腸線蟲道中的細胞后,缺乏ATFS-1基因功能的線蟲死亡時間,遠遠早于普通線蟲。

 

相反,當研究人員增加了ATFS-1基因的表達后,線蟲存活時間延長。很明顯,受感染細胞通過分泌較高水平的抗菌肽和酶(可降解細菌膜和壁),殺死了大部分的綠膿桿菌。Haynes博士說:“這的確表明,這種響應是抗菌的,并可以殺死病原體。”

 

目前還不清楚,這個過程是否將適用于人類,雖然培養的人細胞實驗表明,線粒體壓力可增加抗菌肽基因的活性。

 

Haynes博士稱,這些發現如果得到進一步的證實,就會為對抗細菌感染提供一種潛在的新策略。

 

他說:“在過去十年中,還沒有設計出很多新的抗生素,所以,利用細胞其線粒體防衛的藥物,有可能會提供新的方法來對抗感染。我認為,增強人體自身細菌防御的治療方法,與通常直接靶定病原體的抗生素相比,更不容易產生耐藥性。”

 


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