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Science子刊:揭示鼻腔细菌利用甜味受体抑制先天性免疫反应机制

来源:本站原创 2017-09-11 14:28



2017年9月11日/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院、莫奈尔化学感觉中心和费城退伍军人医疗中心外科服务处的研究人员报道,来自人鼻子的葡萄球菌产生抑制鼻窦中的抗菌蛋白分泌的D-氨基酸。这些D-氨基酸激活鼻窦细胞表面上存在的甜味受体,这提示着利用药物抑制这些受体可能有潜力治疗鼻窦感染。相关研究结果发表在2017年9月5日的Science Signaling期刊上,论文标题为“Bacterial d-amino acids suppress sinonasal innate immunity through sweet taste receptors in solitary chemosensory cells”。

加拿大蒙特利尔大学的Martin Desrosiers(未参与这项研究)说,“这项研究拓展了涉及味觉受体的研究方向,并且鉴定出葡萄球菌通过与这些受体相互作用来调节宿主免疫反应的机制。它也有助解释细菌如何能够导致慢性鼻窦炎的产生和持续存在。”

宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的Robert Lee解释道,味觉受体之所以被称作味觉受体的原因在于它们首次是在舌头的细胞中发现的。他说,但是事实上,“它们仅是化学传感器”,在身体的很多不同部位(如肾脏、胰腺、大脑和鼻窦)中发现到。Lee补充道,针对在这些不同的部位,“它们发挥的作用,我们仅略知皮毛。”Lee着重关注这些在人鼻子中发现的味觉受体的功能。

众所周知,细菌分子能够激活人鼻窦中的苦味受体,接着这会促进抗菌蛋白分泌。同样广为人所知的是,在相同的细胞表面上激活甜味受体会抑制这种苦味受体反应,因而抑制抗菌蛋白分泌。

针对这两种现象如何存在关联,一种观点是在正常的健康条件下,在鼻腔分泌物中少量存在的葡萄糖会阻止鼻窦细胞杀死共生菌,但是致病菌过量生长可能会降低葡萄糖水平,这是因为它们会吃掉葡萄糖。葡萄糖水平下降随后会缓解对苦味受体反应的抑制,增加抗菌蛋白分泌。

另一种观点是细菌产生的甜味化合物,如D-氨基酸(L-氨基酸异构体,不会产生蛋白,但是它们的功能是作为细胞壁的组分、信号分子以及其他),能够抑制抗菌蛋白分泌,从而能够让细菌定植。尽管这两种观点并不相互排斥,但是Lee和同事们的新结果提供支持第二种观点的证据。

首先,这些研究人员研究了鼻腔细菌实际上是否产生甜味的D-氨基酸。他们获取志愿者的鼻腔拭子样品,培养细菌,结果发现在葡萄球菌占主导地位的体外培养物中,甜味的D-亮氨酸和D-苯丙氨酸会产生,而在铜绿假单胞菌占主导地位的体外培养物中,这两种D-氨基酸不会产生。葡萄球菌或铜绿假单胞菌过量生长能够导致鼻窦炎。

Lee说,下一个问题是,“这些分子如何影响宿主?”为此,这些研究人员在体外培养人鼻窦细胞,并且利用苯甲地那铵(denatonium, 一种激活苦味受体并且诱导抗菌蛋白分泌的化合物)处理它们,接着加入D-亮氨酸或D-苯丙氨酸。这两种D-氨基酸都能够阻止苯甲地那铵诱导的抗菌蛋白产生,而且也能够增强葡萄球菌感染这些人鼻窦细胞的能力。抑制苦味受体可阻止D-亮氨酸和D-苯丙氨酸的这些效应。

Lee说,利用苦味受体激活剂增强慢性鼻窦炎患者中的抗菌蛋白产生的临床试验当前正在开展中。但是,基于这些新的结果,甜味受体抑制剂可能也起作用,特别是在遭受葡萄球菌感染的患者中。鼓舞人心的是,在这项研究中使用的甜味受体抑制剂是一种安全的商业上可获得的化合物,即降甜香精(lactisole)。降甜香精用于果冻和果酱中,可降低甜度和提高水果口味。

美国堪萨斯大学医学中心的Alex Chiu(未参与这项研究)说,“总体而言,这很可能是我们在开展慢性鼻窦炎研究中遇到的最为激动人心的事情之一。” Chiu说,当前的鼻窦炎治疗药物包括抗生素和抗炎药,但是也存在问题。有时存在抗生素耐药性,在其他情形下,这些药物根本不会起作用,或者这些细菌感染快速地复发。他说,这项新的研究没有着重关注症状,而是“试图发现这些感染背后的机制,这随后能够指导药物开发”。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Robert J. Lee, Benjamin M. Hariri, Derek B. McMahon et al. Bacterial d-amino acids suppress sinonasal innate immunity through sweet taste receptors in solitary chemosensory cells. Science Signaling, 05 Sep 2017, 10(495):eaam7703, doi:10.1126/scisignal.aam7703

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