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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