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Nature:一种特殊的“诱饵”外泌体机制或能保护宿主抵御细菌感染

来源:本站原创 2020-03-09 22:00

2020年3月9日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一篇发表在国际杂志Nature上的研究报告中,来自纽约大学等机构的科学家们通过研究在人类和动物细胞中发现了一种诱饵机制(decoy mechanism),其或能保护细胞免于诸如细菌等外来入侵物所释放的危险毒素;研究者表示,细胞经常会暴露于细菌所释放的微小、蛋白包被的特殊物质中,即外泌体(exosomes),其就好像诱饵一样与细菌毒素结合,比如MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)和白喉棒状杆菌所产生的细菌毒素等。

图片来源:Nature

毒素的吸收就能中和其作用并确保宿主细胞的安全,如果任毒素来回游荡,其就会结合到细胞的外膜上,并在膜上打孔,从而杀死宿主细胞。本文研究结果表明,暴露于细菌的细胞会发生自行死亡,但只有在吸收毒素的外泌体存在时其才会存活;这种细胞防御系统在包括人类在内的哺乳动物中非常常见,这或许还能够帮助解释为何高达五分之一的美国人体内存在以社区为基础的MRSA,而只有很少人(不超过1/10000)会死于这种细菌性感染。

研究者Ken Cadwell说道,外泌体就好像海绵一样,其会抑制毒素攻击细胞,同时没有被吸收的毒素则会被截留在细胞膜内,这种防御性机制也会为其它被广泛认可的免疫防御机制赢得一些时间,比如攻击细菌的T细胞或抗体等,其会直接对抗感染。研究者表示,诸如细菌和病毒等引发疾病的病原体会靶向作用细胞的外膜,因此研究人员计划通过更为深入的研究来调查是否存在类似的海绵样的外泌体,同时是否能在其它感染过程中采取防御性的措施。

本文研究中,研究人员不仅阐明了哺乳动物机体中抵御感染的机制,同时也提出了一种可能性的策略来增强宿主机体的免疫反应,即通过注射人工外泌体样的囊泡来吸收细菌毒素,或增强宿主机体外泌体的产生来增强免疫反应过程。此前研究中,研究人员揭示了细菌毒素如何在感染期间与宿主细胞结合,一项早期研究结果发现,名为ATG16L1的特殊蛋白或许存在于长期存活或感染期间存活的细胞中,然而,缺少ATG16L1的细胞都会死于感染;ATG16L1是一种细胞自噬蛋白,其作为一种关键分子参与到了包裹细胞废弃物的过程中,以便这些废弃物能被破碎并处理掉;研究者表示,外泌体在细胞外的作用反映了在细胞内所观察到的细胞自噬/ ATG16L1废弃物清理途径。

这项研究中,研究人员将MRSA注射到了小鼠体内,通过注射从感染同一细菌的小鼠体内提取的外泌体来增强小鼠自身的体质,从而就能使得小鼠的寿命和存货数量增加一倍,而注射了MRSA的正常小鼠全部发生了死亡。在对小鼠和人类细胞进行的其它试验中,当外泌体的产生被化学性或遗传阻断地话,细胞就会全部死亡,这就揭示了外泌体在细胞生存过程中所扮演的关键角色。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Keller, M.D., Ching, K.L., Liang, F. et al. Decoy exosomes provide protection against bacterial toxins. Nature (2020). doi:10.1038/s41586-020-2066-6

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