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体细胞竟能“监听”细菌对话?《科学》新研究揭示了一个人体免疫调节的秘密

作者:时间:2019-12-31 07:46浏览:

近来,柏林马克斯·普朗克感染生物学研讨所的研讨人员得出结论称,体细胞具有一种特别受体,该受体不能辨认细菌自身,但能够侦查细菌之间的通讯,以便调整免疫战略。该项研讨结果日前宣布在《科学》(Science)杂志上。

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研讨人员们在人类细胞、斑马鱼和小鼠中进行的试验标明,宿主生物能够“偷听”这些细菌的对话。宿主传感器对细菌团体感应分子的反响不同,然后激活或按捺不同的反响途径。这样一来,“侦听”细菌信号传导的才干,为宿主供给了微调生理上的免疫反响才干。

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事实上,许多细菌会发作小分子来监督种群密度,然后调理其团体行为,这一进程称为“团体感应”(Quorum Sensing)。像铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)这样的病原体,会使囊性纤维化病复杂化,在感染的不同阶段会发作不同的团体感应配体。就这类病原体而言,其感染阈值特别高,只有当病原体以很高的数量呈现构成致病物质时,才干发作很明显的致病效应。

细菌病原体与其宿主之间的相互作用,其实能够看作是一场“军备竞赛”,其间每个参与者不断地呼应另一同伴的进化战略。经过称为团体感应(QS)的依赖于密度的细胞间通讯,供给了一种使细菌快速习惯这种改变环境的机制。QS触及信号分子的层次结构,在致病细菌中与生物膜构成和影响调理有关。值得注意的是,宿主会检测到一些QS分子,这些分子会引发特定的免疫反响。可是,现在咱们对宿主用于“偷听”细菌的受体及其信号传导途径依然知之甚少。

假如宿主传感器能够检测并区别细菌QS分子及其表达形式,它将使宿主依据感染的阶段和情况自定义其免疫反响。芳烃受体(AhR)直接辨认色素细菌毒性因子,例如铜绿假单胞菌发作的吩嗪,它们是QS的下流产品。结合吩嗪后,AhR会引发多种免疫反响,比方使体细胞能够发觉细菌何时预备进犯,然后激活、和谐宿主对感染的抵抗力。

结果标明,感染的宿主在斑马鱼、小鼠和人类细胞中的铜绿假单胞菌感染进程中显示出宿主AhR信号的差异调理。AhR信号取决于铜绿假单胞菌QS分子的相对丰度,包含高丝氨酸内酯(例如N-3-氧代十二烷酰基高丝氨酸内酯)、喹诺酮类(例如4-羟基-2-庚基喹啉)和吩嗪(例如花青素)。

体外和体内研讨标明,AhR不只能够定性检测铜绿假单胞菌QS分子,并且还能够量化其相对丰度。定量评价使宿主能够感知或许具有不同基因表达程序和感染动态的细菌群落密度,然后调理宿主防护机制的规划和强度。

详细而言,在监测的前期阶段,AhR处于被按捺情况,能够避免免疫防护的过早发动,节约宿主的能量。只有当细菌到达临界数量时,机体才会集合防护所需的能量进行免疫防护进程。一起,这也有助于避免由免疫系统反响引起的附加危害。

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(上图说明晰宿主芳基烃受体(AhR)“监听”情况下的细菌通讯机制 图源:Science)

这一研讨发现强调了宿主AhR作为宿主防护反响的首要调理者的关键作用,它能够依据感染和疾病的阶段调理免疫力。

对细菌传达的宿主监测不只答应在能量消耗和宿主的有用防护之间进行权衡,并且还能够在能量消耗与病原体中的毒力之间进行权衡。

并且研讨人员们发现,“团体感应”机制不只限于铜绿假单胞菌。宿主对细菌QS的监测,或许是一种普遍现象。

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