可以捕获和杀死结核菌的防御机制
弗朗西斯克里克研究所的科学家已经发现了一种自然机制,通过这种机制我们的细胞可以杀死导致结核病(TB)的细菌,这可能有助于抵抗抗生素抗性细菌。
发表在Cell Host&Microbe上的研究结果可以让科学家们开发治疗结核病 - 这是世界上最大的健康挑战之一 - 不使用抗生素,这意味着甚至可以消除抗生素耐药菌株。该研究是与奥斯陆大学的科学家,德国马克斯普朗克感染生物学研究所和荷兰的Radboud分子生命科学研究所合作完成的。
“我们正在努力更好地了解我们的细胞是如何通过提高人们的自然防御能力以及克服结核病的常规疗法来杀死细菌的,”领导该项研究的弗朗西斯克里克研究所组组长Maximiliano Gutierrez说。
被称为巨噬细胞的免疫细胞识别并吞噬结核分枝杆菌 - 结核病的细菌 - 将其固定在称为吞噬体的紧密内部区室内。
但是,在酶和有毒产物进入吞噬体以杀死细菌之前,结核分枝杆菌通常通过穿刺吞噬体膜中的孔并泄漏到细胞中来逃避。在这样做时,结核分枝杆菌杀死细胞然后以其营养物为食。
通过实时成像感染TB细菌的细胞,研究小组发现了一种先天机制,可防止结核分枝杆菌破坏吞噬体:吞噬体扩大,使细菌不易到达并刺破细胞膜上的孔。这使细胞有足够的时间让细菌杀死武器进入细菌有机会逃脱之前。
“我们已经知道有一段时间存在紧密而宽敞的吞噬体,但现在才变得清楚,为什么有两种类型,”该论文的第一作者,马克西米利亚诺在克里克实验室的博士生Laura Schnettger说。
通过用荧光标记物标记巨噬细胞中的不同成分,研究小组能够在显微镜下实时看到含有结核分枝杆菌的吞噬体的扩大。他们观察到结核分枝杆菌未能从这些扩大的膜囊中逃逸,并且抗菌成分的输送效率更高。
研究小组发现,当巨噬细胞开始吞噬结核分枝杆菌时,一种名为Rab20的蛋白质可以为含结核分枝杆菌的吞噬体提供额外的膜材料以扩大它们。
“如果你认为细胞是一个拥有许多不同类型转运的城市,那么Rab蛋白质就是公共交通的主要监管者。他们告诉细胞中的成分去哪里,”Maximiliano解释说。“Rab20将更多的膜导向吞噬体,扩大它并阻止细菌排出。”
该团队还分析了患有活动性结核病的人类患者的典型咳嗽材料。他们发现这些患者体内的Rab20比没有结核病的人更多,这支持了Rab20对抗TB感染的重要性。
马克西米利亚诺说:“非常高比例的可能接触结核分枝杆菌的人能够在不发展成熟结核病的情况下清除感染。” “身体扩大吞噬体的天然机制可能是其中的一部分。”
“捕获和逃逸结核分枝杆菌细胞是一个高度动态的过程,这样你就可以明白是怎么回事的唯一办法就是像细胞在实时在非常高的分辨率。我们是世界上少数几个实验室之一这可以通过与威胁生命的细菌一起工作所需的安全基础设施,在亚细胞分辨率下进行长期活细胞成像。“
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