PNAS突破性新發(fā)現(xiàn)：幫助細菌在人類呼吸道定植的CPS特征

來源：作者：人氣：-發(fā)表時間：2023-04-19 12:48:00【大中小】

摘要：新加坡國立大學醫(yī)學院(NUS Medicine)的科學家們在一項突破性的發(fā)現(xiàn)中，發(fā)現(xiàn)了幫助細菌在人類呼吸道定植的CPS的特征。

抗生素有助于對抗細菌感染，但它們也會傷害生活在腸道中的有益微生物，這可能會對健康產(chǎn)生長期的影響。

許多致病細菌，如肺炎鏈球菌(肺炎鏈球菌)被包裹在一層稱為莢膜多糖(CPS)的糖層中。這一層通常是感染所必需的。新加坡國立大學醫(yī)學院(NUS Medicine)的科學家們在一項突破性的發(fā)現(xiàn)中，發(fā)現(xiàn)了幫助細菌在人類呼吸道定植的CPS的特征。研究表明，CPS膠囊的結(jié)構(gòu)及其連接和組合類型在允許細菌更好地附著在人類上呼吸道和下呼吸道內(nèi)壁上并存活方面起著重要作用。

為了挑戰(zhàn)人們普遍持有的觀點，即肺炎鏈球菌中結(jié)構(gòu)多樣的CPS膠囊在促進細菌定植方面具有相同的功能，由新加坡國立大學醫(yī)學院傳染病轉(zhuǎn)化研究項目的助理教授Chris Lok-To Sham和研究生Jade Chun yee - yu領導的團隊構(gòu)建了細菌突變體，顯示肺炎鏈球菌中發(fā)現(xiàn)的84種CPS中的一種。然后將突變體引入呼吸細胞，以研究它們與呼吸道結(jié)合的能力。利用分子條形碼來區(qū)分菌株，研究小組檢查了這些突變體中不同的CPS是否會影響鼻和支氣管細胞的結(jié)合。

圖1 CPS的結(jié)構(gòu)形態(tài)和類型在人氣道的附著強度和存活中起著重要作用

結(jié)果表明，含有鼠李糖殘基的CPS與氣道細胞結(jié)合較差，而含有糖基基的CPS與氣道細胞結(jié)合較強。實驗表明，CPS的結(jié)構(gòu)形態(tài)和類型在人氣道的附著強度和存活中起著重要作用。

“過去，科學家們認識到，細菌中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)不是偶然的，它們確實有一定的作用。細菌已經(jīng)表現(xiàn)出對膠囊上某些類型的糖的偏好，以及糖的特定聯(lián)系。我們的研究證明，其中一些組合對細菌有益，因為它們有助于人類呼吸道的定植。這一發(fā)現(xiàn)將更多地揭示未來疫苗中包括的CPS類型的范圍，因為目前針對肺炎鏈球菌的疫苗不包括細菌產(chǎn)生的許多類型的CPS，”新加坡國立大學醫(yī)學院微生物學和免疫學系的Jade Chun補充說。

肺炎鏈球菌是肺炎、敗血癥和腦膜炎的主要誘因。總的來說，這些感染是老年人和幼兒發(fā)病和死亡的主要原因之一。為了對抗這些致命的感染，使用肺炎球菌疫苗來刺激CPS的抗體產(chǎn)生。然而，細菌可以操縱它們的CPS結(jié)構(gòu)來逃避這些抗體。這種生化戰(zhàn)爭導致肺炎鏈球菌產(chǎn)生100多種cps，這增加了生產(chǎn)有效疫苗的挑戰(zhàn)。雖然CPS的多樣性得到了認可，但究竟是什么使CPS成為細菌的致命武器尚不清楚。

該研究結(jié)果發(fā)表在美國國家科學院(NAS)的同行評審期刊《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。

參考資料：

[1] Influence of glycan structure on the colonization of Streptococcus pneumoniae on human respiratory epithelial cells