細(xì)菌中的能人異士:“盜竊者”和“吸血鬼”
日期:2011-11-21 09:00:34
大千世界,無(wú)奇不有。在龐大而復(fù)雜的微生物世界中細(xì)菌更是變化多端,靈活多樣,不同的菌種或是與其他細(xì)菌結(jié)成聯(lián)盟,或是互為敵體相互競(jìng)爭(zhēng),也可與人體細(xì)胞之間不斷地相互聯(lián)系。近期科學(xué)家們?cè)趯?duì)微生物的研究中發(fā)現(xiàn)了一些“能人異士”,它們憑借著特殊的機(jī)制來(lái)維持自身的生存,或是保護(hù)自身免受人體免疫系統(tǒng)的攻擊。這些研究發(fā)現(xiàn)或可幫助我們找到更有效的防治傳染性疾病的策略。
來(lái)自美國(guó)俄亥俄州哥倫布市全國(guó)兒童醫(yī)院的研究人員發(fā)現(xiàn)一種稱(chēng)為流感嗜血桿菌(NTHI)的細(xì)菌能夠通過(guò)“偷竊”人體免疫系統(tǒng)生成的免疫分子,將它們轉(zhuǎn)而為己所用,從而逃逸先天免疫系統(tǒng)攻擊。這一研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《PLoS Pathogens》雜志上。
NIHI是一種條件致病菌,正常定居于人和動(dòng)物的上呼吸道粘膜表面,與宿主免疫力之間維持著一種動(dòng)態(tài)平衡。但機(jī)體免疫力下降時(shí),可引起人類(lèi)各種感染,包括常見(jiàn)的眼結(jié)膜炎、鼻竇炎、中耳炎、上呼吸道感染,甚至可導(dǎo)致機(jī)體嚴(yán)重感染。
文章的首作者、全國(guó)兒童醫(yī)院微生物致病研究中心的負(fù)責(zé)人Kevin M. Mason表示,當(dāng)機(jī)體感知NIHI感染時(shí),第一線(xiàn)防御系統(tǒng)會(huì)分泌一些稱(chēng)為抗菌肽(AMPs)的免疫分子靶向殺死細(xì)菌。致病性NTHI可通過(guò)一種稱(chēng)為Sap的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)來(lái)對(duì)抗AMPs,抵御免疫攻擊。
在過(guò)去的研究中Mason的研究小組發(fā)現(xiàn)缺乏SapA蛋白的HTHI易受AMP的攻擊。在這篇文章中,他們利用一種中耳炎動(dòng)物模型對(duì)分子機(jī)制進(jìn)行了研究。研究人員證實(shí)NIHT借助于Sap轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)識(shí)別并將這些宿主免疫防御分子輸入到細(xì)菌中,進(jìn)而NIHI將這些AMPs降解,用它們來(lái)重塑自己的細(xì)菌外膜,偽裝自己已經(jīng)受到過(guò)免疫攻擊,從而迷惑AMPs避免受到新一輪的攻擊。
“整個(gè)過(guò)程就像NTHI感知AMPs的存在后,從宿主那里‘盜取’了它們,然后以彼之矛攻彼之盾,逃逸免疫攻擊,”Mason博士說(shuō)。
這是研究者們第一次發(fā)現(xiàn)細(xì)菌利用一種輸送系統(tǒng)來(lái)保護(hù)自身的生存,這一研究發(fā)現(xiàn)或可幫助開(kāi)發(fā)抗生素之外的替代策略治療HTHI感染。
此外,在另一篇發(fā)表在《BMC Genomics》雜志上的文章中,來(lái)自弗吉尼亞大學(xué)的生物學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種類(lèi)似于“吸血鬼”的細(xì)菌可通過(guò)粘附到包括人類(lèi)某些病原體在內(nèi)的細(xì)菌上,掠奪它們的養(yǎng)分來(lái)維持自身的生存和繁殖。這一研究發(fā)現(xiàn)為我們提供了一種有潛力用于治療多種傳染性疾病的活性抗生素。
這種名為Micavibrio aeruginosavorus的細(xì)菌大約是在30年前在廢水中被發(fā)現(xiàn)的,由于使用常規(guī)的微生物技術(shù)難以培養(yǎng)并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè),因而一直沒(méi)有對(duì)其開(kāi)展廣泛的研究。近期來(lái)自弗吉尼亞大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的Martin Wu和學(xué)生Zhang Wang破解了該細(xì)菌的基因組,并解析了它的“生存之道”。
研究人員發(fā)現(xiàn)這種細(xì)菌的生存途徑主要是通過(guò)找到其他種類(lèi)的細(xì)菌作為獵物,然后粘附到它們的細(xì)胞壁上來(lái)掠奪它們的養(yǎng)分。不同于大多數(shù)的細(xì)菌是從周?chē)h(huán)境中汲取養(yǎng)分,M. aeruginosavorus只能是借助于其特異性的獵物細(xì)菌來(lái)維持自身的生存和繁殖。這種殺死宿主細(xì)菌的能力使得它有可能成為一種強(qiáng)有力的抗菌劑用于摧毀有害的病原體。
由于傳統(tǒng)抗生素的濫用導(dǎo)致了“超級(jí)細(xì)菌”的出現(xiàn),對(duì)目前所有的治療策略均產(chǎn)生了耐受性。目前急需找到新的治療方法在摧毀病原體的同時(shí)又能避免促發(fā)它們產(chǎn)生抗性。而M. aeruginosavorus對(duì)宿主的高度選擇性,使得它對(duì)于寄生在環(huán)境和人體中的數(shù)千種有益菌不會(huì)產(chǎn)生毒害作用。因此將其作為一種活性抗生素使用,既能夠降低我們對(duì)傳統(tǒng)抗生素的依賴(lài),又能幫助我們減緩目前面對(duì)的耐藥性問(wèn)題。