Science：重磅！發現腸道細胞抵抗細菌感染的后備免疫防御通路
調節一種被稱作自噬的細胞循環系統的基因經常在克羅恩病（Crohn's disease）患者中發生突變，但是自噬與炎癥性腸病之間存在的關聯仍然是未知的。
如今，在一項新的研究中，來自美國德州大學西南醫學中心、麻省總醫院和布羅德研究所的研究人員在小鼠中發現一種后備的抗病原體系統利用細胞中的自噬復合體運送蛋白武器到前線（即細胞表面）來抵抗細菌攻擊。相關研究結果于2017年7月27日在線發表在Science期刊上，論文標題為“Paneth cells secrete lysozyme via secretory autophagy during bacterial infection of the intestine”。論文通信作者為德州大學西南醫學中心免疫學系主任、霍華德-休斯醫學研究所研究員Lora Hooper博士。
發現腸道細胞抵抗細菌感染的后備免疫防御通路
圖片來自Nephron/Wikipedia。
Hooper說，“這是首個例子說明這種替代通路在動物體內用于免疫防御。”
美國疾病控制與預防中心（CDC）估計，大約有300萬美國居民患上炎癥性腸病（包括克羅恩病和潰瘍性結腸炎），其中克羅恩病患者和潰瘍性結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實驗室博士后研究員Shai Bel博士說，這項研究的重要意義在于理解腸道中的復雜的動態的生態系統。
Bel說，“我們的腸道充滿著幾萬億個細菌，它們通過協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，它們也能夠導致疾病。為了讓有益的細菌保持在一個安全的距離，腸道內壁上的細胞產生抗菌蛋白（包括溶菌酶）。這些抗菌蛋白是細胞表面上的微小武器，被用來靶向和殺死入侵腸道細胞的細菌。”
他繼續說道，危險的細菌，比如導致食物中毒的那些細菌，產生先進的武器系統，旨在克服第一道防線。他補充道，在這項研究中觀察到的這種后備通路似乎強化細胞表面上的防線。
經典的自噬是細胞用來降解和循環使用不需要組分的一種細胞循環系統。盡管這項研究中觀察到的這種后備防御系統并不是經典自噬通路的一部分，但是它似乎使用了自噬復合體的一些組分。Hooper說，“在第一道防線失敗之后，這種替代通路利用經典的自噬復合體運送抗菌蛋白武器到腸道細胞表面上。”
為了研究這種后備防御系統，這些研究人員使用了麻省總醫院合作者們通過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，“當來自正常的野生型小鼠的腸道細胞遇到沙門氏菌時，它們的抗菌蛋白武器通過這種迂回的或者說后備的通路進行運送，成功地到達細胞表面上的防線。在攜帶這種克羅恩病突變的小鼠體內，這種迂回通路受到阻斷，不能夠殺死細菌。與我們的發現相一致的是，我們的合作者們發現當接觸另一種食源性致病菌時，這些小鼠病得更重。”
這些研究人員觀察到這些小鼠腸道內壁上的異常類似于在克羅恩病患者的細胞中發現的蛋白包裝異常。然而，Hooper強調到，克羅恩病是一種復雜的疾病，而且這項研究并未涉及任何人體實驗。
她說，“理解克羅恩病患者發生什么和突變在這種后備防御系統中發揮的作用將需要開展更多的研究。我們認為這項研究有助更好地理解克羅恩病患者腸道內壁中發生什么差錯。時間會證明一切。”
文章來源
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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