Science：重磅！發(fā)現(xiàn)腸道細(xì)胞抵抗細(xì)菌感染的后備免疫防御通路
調(diào)節(jié)一種被稱作自噬的細(xì)胞循環(huán)系統(tǒng)的基因經(jīng)常在克羅恩病（Crohn's disease）患者中發(fā)生突變，但是自噬與炎癥性腸病之間存在的關(guān)聯(lián)仍然是未知的。
如今，在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心、麻省總醫(yī)院和布羅德研究所的研究人員在小鼠中發(fā)現(xiàn)一種后備的抗病原體系統(tǒng)利用細(xì)胞中的自噬復(fù)合體運(yùn)送蛋白武器到前線（即細(xì)胞表面）來(lái)抵抗細(xì)菌攻擊。相關(guān)研究結(jié)果于2017年7月27日在線發(fā)表在Science期刊上，論文標(biāo)題為“Paneth cells secrete lysozyme via secretory autophagy during bacterial infection of the intestine”。論文通信作者為德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心免疫學(xué)系主任、霍華德-休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員Lora Hooper博士。
發(fā)現(xiàn)腸道細(xì)胞抵抗細(xì)菌感染的后備免疫防御通路
圖片來(lái)自Nephron/Wikipedia。
Hooper說(shuō)，“這是首個(gè)例子說(shuō)明這種替代通路在動(dòng)物體內(nèi)用于免疫防御。”
美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心（CDC）估計(jì)，大約有300萬(wàn)美國(guó)居民患上炎癥性腸病（包括克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎），其中克羅恩病患者和潰瘍性結(jié)腸炎患者大約各占一半。這兩種疾病的特征是慢性胃腸道炎癥。
論文第一作者、Hooper實(shí)驗(yàn)室博士后研究員Shai Bel博士說(shuō)，這項(xiàng)研究的重要意義在于理解腸道中的復(fù)雜的動(dòng)態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)。
Bel說(shuō)，“我們的腸道充滿著幾萬(wàn)億個(gè)細(xì)菌，它們通過(guò)協(xié)助我們消化食物提供著大量益處，但是一旦侵入我們的組織，它們也能夠?qū)е录膊 榱俗層幸娴募?xì)菌保持在一個(gè)安全的距離，腸道內(nèi)壁上的細(xì)胞產(chǎn)生抗菌蛋白（包括溶菌酶）。這些抗菌蛋白是細(xì)胞表面上的微小武器，被用來(lái)靶向和殺死入侵腸道細(xì)胞的細(xì)菌。”
他繼續(xù)說(shuō)道，危險(xiǎn)的細(xì)菌，比如導(dǎo)致食物中毒的那些細(xì)菌，產(chǎn)生先進(jìn)的武器系統(tǒng)，旨在克服第一道防線。他補(bǔ)充道，在這項(xiàng)研究中觀察到的這種后備通路似乎強(qiáng)化細(xì)胞表面上的防線。
經(jīng)典的自噬是細(xì)胞用來(lái)降解和循環(huán)使用不需要組分的一種細(xì)胞循環(huán)系統(tǒng)。盡管這項(xiàng)研究中觀察到的這種后備防御系統(tǒng)并不是經(jīng)典自噬通路的一部分，但是它似乎使用了自噬復(fù)合體的一些組分。Hooper說(shuō)，“在第一道防線失敗之后，這種替代通路利用經(jīng)典的自噬復(fù)合體運(yùn)送抗菌蛋白武器到腸道細(xì)胞表面上。”
為了研究這種后備防御系統(tǒng)，這些研究人員使用了麻省總醫(yī)院合作者們通過(guò)基因改造而具有在很多克羅恩病患者觀察到的基因突變的小鼠，隨后讓它們接觸沙門氏菌（一種食源性致病菌）。
Hooper說(shuō)，“當(dāng)來(lái)自正常的野生型小鼠的腸道細(xì)胞遇到沙門氏菌時(shí)，它們的抗菌蛋白武器通過(guò)這種迂回的或者說(shuō)后備的通路進(jìn)行運(yùn)送，成功地到達(dá)細(xì)胞表面上的防線。在攜帶這種克羅恩病突變的小鼠體內(nèi)，這種迂回通路受到阻斷，不能夠殺死細(xì)菌。與我們的發(fā)現(xiàn)相一致的是，我們的合作者們發(fā)現(xiàn)當(dāng)接觸另一種食源性致病菌時(shí)，這些小鼠病得更重。”
這些研究人員觀察到這些小鼠腸道內(nèi)壁上的異常類似于在克羅恩病患者的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的蛋白包裝異常。然而，Hooper強(qiáng)調(diào)到，克羅恩病是一種復(fù)雜的疾病，而且這項(xiàng)研究并未涉及任何人體實(shí)驗(yàn)。
她說(shuō)，“理解克羅恩病患者發(fā)生什么和突變?cè)谶@種后備防御系統(tǒng)中發(fā)揮的作用將需要開展更多的研究。我們認(rèn)為這項(xiàng)研究有助更好地理解克羅恩病患者腸道內(nèi)壁中發(fā)生什么差錯(cuò)。時(shí)間會(huì)證明一切。”
文章來(lái)源
Shai Bel, Mihir Pendse, Yuhao Wang et al. Paneth cells secrete lysozyme via secretory autophagy during bacterial infection of the intestine. Science, Published online:27 Jul 2017, doi:10.1126/science.aal4677
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