PNAS：細(xì)菌入侵細(xì)胞的新策略

日期：2014-08-22 09:22:49

綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosa）或稱銅綠色假單胞菌，是一種致病力較低但抗藥性強的桿菌。廣泛存在于自然界，是傷口感染較常見的一種細(xì)菌。能引起化膿性病變。感染后因膿汁和滲出液等病料呈綠色，故名。綠膿桿菌（P.aeruginosa）屬假單胞菌屬(pseudomonas)，廣泛分布于自然界及正常人皮膚、腸道和呼吸道，是臨床上較常見的條件致病菌之一。

最近有研究發(fā)現(xiàn)，綠膿桿菌會將自己包進(jìn)人類細(xì)胞膜中。德國佛萊堡大學(xué)BIOSS生物信號研究中心生物研究所II的Thorsten Eierhoff博士和Winfried Römer教授帶領(lǐng)的一個研究小組，發(fā)現(xiàn)了一種新的細(xì)菌入侵機制——綠膿桿菌利用細(xì)胞膜中的脂質(zhì)，使其本身進(jìn)入宿主細(xì)胞。

細(xì)菌表面的LecA蛋白，可結(jié)合特殊脂質(zhì)分子（所謂的Gb脂質(zhì)，存在于人類細(xì)胞的外膜）上的糖類。當(dāng)細(xì)菌停靠到一個細(xì)胞上時，細(xì)菌的LecA分子和宿主細(xì)胞膜的Gb3脂質(zhì)會互鎖——就像一個拉鏈。以這種方式，細(xì)胞一步一步地將其自己包裹在細(xì)菌周圍，并將其運輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)部。Römer和Eierhoff在合成細(xì)胞膜以及人類肺細(xì)胞培養(yǎng)物中發(fā)現(xiàn)了這種新機制的證據(jù)。他們將相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2014年8月18日的《PNAS》雜志。

綠膿桿菌在免疫系統(tǒng)較弱的人當(dāng)中，可以引起嚴(yán)重的皮膚和肺部炎癥，特別是那些患有遺傳性疾病囊胞性纖維癥的人。當(dāng)細(xì)菌進(jìn)入人體細(xì)胞后，Gb3脂質(zhì)結(jié)合LecA蛋白并使細(xì)胞膜彎曲。荷蘭瓦格寧根大學(xué)的Christian Fleck教授通過計算得出，這種結(jié)合足以將細(xì)菌包裹起來。他是這項研究的參與者。

之前，研究人員只熟悉細(xì)菌侵染的方法，包括操控宿主細(xì)胞內(nèi)的信號。這項信號可控制肌動蛋白纖維——細(xì)胞的肌肉：這些纖維可使來自內(nèi)部的細(xì)胞被膜彎曲，并形成膜泡，細(xì)菌被吸收進(jìn)其中。

為了證明沒有肌動蛋白該過程一樣能運行，研究人員觀察了假單胞菌（Pseudomonas bacteria）對合成膜泡的影響。膜泡既不包含肌動蛋白，也不包含其他細(xì)胞組分，只有脂質(zhì)Gb3。當(dāng)離體膜停靠到表面上時，就在細(xì)菌周圍折疊和關(guān)閉。然而，只有當(dāng)細(xì)菌產(chǎn)生LecA蛋白時，才會發(fā)生這個包裝過程。Eierhoff稱：“實驗結(jié)果表明，假單胞菌使用這種脂質(zhì)拉鏈，使其自身進(jìn)入細(xì)胞，而無需操控肌動蛋白。”

研究人員證明，LecA和Gb3對于細(xì)菌到人類肺細(xì)胞的入侵也非常重要：當(dāng)這一對分子消失時，透過細(xì)胞的細(xì)菌數(shù)量減少了70%。這些研究結(jié)果使Römer的研究小組能夠發(fā)現(xiàn)一種潛在的藥物，來對抗綠膿桿菌。