PLOS ONE驚人發現：血凝塊能吸收細菌毒素

日期：2013-12-13 09:21:42

在脊椎動物和節肢動物中，血液凝結包括聚集的血小板血栓的形成（細胞凝塊）和由凝塊的結構蛋白聚合形成的細胞外纖維狀凝塊，即哺乳動物中的纖維蛋白、甲殼類動物中的血漿脂蛋白和馬蹄蟹（Limulus polyphemus）中的凝固素。這些凝塊的功能是止血，另外，細胞外凝塊還通過提供一種消極的抗菌障礙和微生物截留裝置，發揮先天免疫系統的作用，直接作用于皮膚的傷口部位。來自美國加利福尼亞大學（UC）戴維斯分校的研究人員發現，龍蝦的血漿脂蛋白凝塊、馬蹄蟹的凝固素、哺乳動物（人和小鼠）的血小板血栓和纖維蛋白凝塊，除了具有這些消極的免疫功能之外，還能夠捕獲脂多糖，吸收細菌毒素，在保護身體免受細菌的致命影響中發揮意想不到的作用。這項研究發表在12月2日的PLOS ONE雜志上。

本文的資深作者、UC戴維斯分校的分子和細胞生物學教授Peter Armstrong說：“這對動物用來保護自身抗擊毒素引發的敗血癥的防衛短名單，是一個重要的補充。”

即使有現代抗生素，由細菌性感染引起的敗血性休克，在美國每年折磨著大約300,000人，具有30%到50%的死亡率。敗血性休克是由革蘭氏陰性菌引起，這種細菌釋放一種稱為脂多糖或內毒素的毒素。少量的脂多糖能誘發炎癥反應。當這些細菌感染失控時，脂多糖就會通過血流，造成器官和組織災難性的損害。

這些毒素，能夠在不同的動物物種中引起疾病——脂多糖對馬蹄蟹和龍蝦同樣有害，盡管在數以百萬年的進化中，這些物種已經與人類分離。在人類和其它哺乳動物中，專門的血細胞和蛋白纖維混合，會快速形成血凝塊。節肢動物如馬蹄蟹和龍蝦，也能利用不同組合的細胞和蛋白，形成響應損傷的血凝塊。

血凝塊保護傷口和幫助傷口愈合，阻止血液或體液滲出，形成一道物理屏障，使細菌糾纏在一起，阻止其進入體內。這項新研究表明，血凝塊也能積極地吸收脂多糖，減少其從傷口到體內的釋放，在體內脂多糖能引發疾病甚至死亡。

Armstrong的實驗室以前已經開發了熒光標記，并指出，一個脂多糖樣分子存在于葉綠體內——綠色植物細胞內進行光合作用的結構，被認為起源于細菌的細胞結構。因為Armstrong也研究血凝塊在抗感染中的作用，他決定在已經暴露細菌或細菌性脂多糖的血凝塊中，測試相同的技術。結果顯示，熒光探針照亮了凝塊，表明凝塊纖維在其表面結合了脂多糖。

Armstrong和UC戴維斯分校的同事Margaret Armstrong、喬治華盛頓大學的Frederick Rickles，研究了來自人類、小鼠、馬蹄蟹和龍蝦的血凝塊或等價物。他們發現，在所有四個物種中，熒光標記的脂多糖能夠結合到血凝塊的纖維上。毒素貼附的太過于緊密，以至于不易通過化學處理將其去除。

在Beth Deaconess醫學中心和哈佛大學Bruce Furie博士的實驗室公休假期間，Armstrong也能在活體小鼠血管內拍攝到血凝塊，表明這些活體內凝塊，實時地吸收了脂多糖。他說，這些活體實驗證實了臺面觀察，為敗血癥病理學提供了新的見解。

敗血性休克的一個致命后果是彌散性血管內凝血，發生這個后果時，血凝塊快速遍及體內形成。但是，這項新的研究結果表明，在一個小的局部尺度上，這可能是抗敗血癥的保護機制的一部分——這些血管內凝塊能從血液中吸收大量脂多糖。他們也指出，血凝塊不是一個簡單的物理屏障，在保護機體免受感染中也發揮著積極和能動的作用。