Cell：好狡猾！结核菌产生一种触发咳嗽的分子来促进自身传播
来源：本站原创 2020-03-17 15:51
2020年3月17日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国德克萨斯大学的研究人员发现作为一种引起致命性肺部疾病的细菌，结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）似乎通过产生一种触发咳嗽的分子来促进自身传播。这一发现可能导致人们开发出阻止结核病扩散的新方法。相关研究结果近期发表在Cell期刊上，论文标题为“Mycoba
2020年3月17日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国德克萨斯大学的研究人员发现作为一种引起致命性肺部疾病的细菌，结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）似乎通过产生一种触发咳嗽的分子来促进自身传播。这一发现可能导致人们开发出阻止结核病扩散的新方法。相关研究结果近期发表在Cell期刊上，论文标题为“Mycobacterium tuberculosis Sulfolipid-1 Activates Nociceptive Neurons and Induces Cough”。
人们自古以来就知道咳嗽是结核病的一种主要症状，咳嗽使得这种疾病在人与人之间传播。但是，论文通讯作者Michael Shiloh博士说，尚不清楚结核病相关咳嗽的病因。一种流行的假设是，咳嗽是由感染引起的肺部刺激和炎症触发的，但这一点尚未得到确切证实。
Shiloh和他的同事们有一个不同的想法：他们推测作为一种引起结核病的细菌，结核分枝杆菌本身可能产生一种触发气道中神经的物质，它引起结核病患者咳嗽，从而允许这种疾病传播。
为了验证这个想法，这些研究人员依靠豚鼠，即一种经常被用来研究结核病和咳嗽的实验室动物。尽管豚鼠已被用作结核分枝杆菌感染的实验模型已有一个多世纪的历史，但尚不清楚这种疾病是否引起这些动物咳嗽。为了解答这个问题，Shiloh和他的同事们将感染了结核分枝杆菌的豚鼠放在特殊的腔室中，记录下由咳嗽引起的压力和体积变化。果然，感染结核分枝杆菌的豚鼠要比未感染的豚鼠咳嗽得多。
为了确定结核分枝杆菌是否产生可引起咳嗽的物质，这些研究人员从这种细菌中分离并测试了各种成分，以便试图确定这些成分是否可以起到两种作用。首先，这些成分本身能否使得豚鼠咳嗽？其次，这些成分能否使得实验室中培养的痛觉神经细胞---负责刺激肺部咳嗽的细胞类型---表现得好像经触发后诱导咳嗽反射一样？
在利用来自结核分枝杆菌以及多种其他分枝杆菌的成分开展一系列实验后，Shiloh团队最终鉴定出一种称为硫脂1（sulfolipid-1, SL-1）的分枝杆菌细胞表面脂肪分子是激活实验室中培养的神经元的主要分子。这种激活反应也发生在人类的痛觉神经细胞中，这表明SL-1及其功能已通过在不同哺乳动物物种的进化中得以保存。重要的是，当豚鼠暴露于纯化的SL-1时，它们确实会咳嗽。
为了表明SL-1是咳嗽的罪魁祸首，这些研究人员用经过基因改造后无法产生SL-1的结核分枝杆菌菌株感染豚鼠。这些豚鼠表现出结核病的所有典型症状，但并未出现咳嗽，这导致他们得出结论：SL-1对于在结核分枝杆菌感染期间触发咳嗽至关重要。
Shiloh说，这些发现共同表明，引起结核病的结核分枝杆菌产生SL-1主要是为了刺激咳嗽反射，从而使得这种细菌从感染者向未感染者传播。他说，最终，如果研究表明抑制咳嗽对感染者无害，那么科学家们可能能够通过拮抗SL-1或阻止它的产生来开发一种预防传播的方法。
他说，“在许多地方性结核病流行地区，活动性结核病患者通常不被送进医院，而只是拿着抗生素药物回家治疗。即使在接受适当治疗的情况下，人们也可能咳嗽数月并传播疾病。总有一天，医生可能会同时给予抗生素和防止咳嗽的药物，从而阻止疾病传播。”
相反，他补充道，这种分子可能用于帮助患者在有益的情况下咳嗽，比如患上囊性纤维化的或需要呼吸管的患者。给予有助于咳嗽的助剂可以帮助缓解患者肺部粘液的堆积。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Cody R. Ruhl et al. Mycobacterium tuberculosis Sulfolipid-1 Activates Nociceptive Neurons and Induces Cough. Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.02.026.
2.Tuberculosis bacteria trigger cough, facilitating spread
https://medicalxpress.com/news/2020-03-tuberculosis-bacteria-trigger.html
图片来自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.02.026。
人们自古以来就知道咳嗽是结核病的一种主要症状，咳嗽使得这种疾病在人与人之间传播。但是，论文通讯作者Michael Shiloh博士说，尚不清楚结核病相关咳嗽的病因。一种流行的假设是，咳嗽是由感染引起的肺部刺激和炎症触发的，但这一点尚未得到确切证实。
Shiloh和他的同事们有一个不同的想法：他们推测作为一种引起结核病的细菌，结核分枝杆菌本身可能产生一种触发气道中神经的物质，它引起结核病患者咳嗽，从而允许这种疾病传播。
为了验证这个想法，这些研究人员依靠豚鼠，即一种经常被用来研究结核病和咳嗽的实验室动物。尽管豚鼠已被用作结核分枝杆菌感染的实验模型已有一个多世纪的历史，但尚不清楚这种疾病是否引起这些动物咳嗽。为了解答这个问题，Shiloh和他的同事们将感染了结核分枝杆菌的豚鼠放在特殊的腔室中，记录下由咳嗽引起的压力和体积变化。果然，感染结核分枝杆菌的豚鼠要比未感染的豚鼠咳嗽得多。
为了确定结核分枝杆菌是否产生可引起咳嗽的物质，这些研究人员从这种细菌中分离并测试了各种成分，以便试图确定这些成分是否可以起到两种作用。首先，这些成分本身能否使得豚鼠咳嗽？其次，这些成分能否使得实验室中培养的痛觉神经细胞---负责刺激肺部咳嗽的细胞类型---表现得好像经触发后诱导咳嗽反射一样？
在利用来自结核分枝杆菌以及多种其他分枝杆菌的成分开展一系列实验后，Shiloh团队最终鉴定出一种称为硫脂1（sulfolipid-1, SL-1）的分枝杆菌细胞表面脂肪分子是激活实验室中培养的神经元的主要分子。这种激活反应也发生在人类的痛觉神经细胞中，这表明SL-1及其功能已通过在不同哺乳动物物种的进化中得以保存。重要的是，当豚鼠暴露于纯化的SL-1时，它们确实会咳嗽。
为了表明SL-1是咳嗽的罪魁祸首，这些研究人员用经过基因改造后无法产生SL-1的结核分枝杆菌菌株感染豚鼠。这些豚鼠表现出结核病的所有典型症状，但并未出现咳嗽，这导致他们得出结论：SL-1对于在结核分枝杆菌感染期间触发咳嗽至关重要。
Shiloh说，这些发现共同表明，引起结核病的结核分枝杆菌产生SL-1主要是为了刺激咳嗽反射，从而使得这种细菌从感染者向未感染者传播。他说，最终，如果研究表明抑制咳嗽对感染者无害，那么科学家们可能能够通过拮抗SL-1或阻止它的产生来开发一种预防传播的方法。
他说，“在许多地方性结核病流行地区，活动性结核病患者通常不被送进医院，而只是拿着抗生素药物回家治疗。即使在接受适当治疗的情况下，人们也可能咳嗽数月并传播疾病。总有一天，医生可能会同时给予抗生素和防止咳嗽的药物，从而阻止疾病传播。”
相反，他补充道，这种分子可能用于帮助患者在有益的情况下咳嗽，比如患上囊性纤维化的或需要呼吸管的患者。给予有助于咳嗽的助剂可以帮助缓解患者肺部粘液的堆积。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Cody R. Ruhl et al. Mycobacterium tuberculosis Sulfolipid-1 Activates Nociceptive Neurons and Induces Cough. Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.02.026.
2.Tuberculosis bacteria trigger cough, facilitating spread
https://medicalxpress.com/news/2020-03-tuberculosis-bacteria-trigger.html
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