奇特“食肉”细菌会抑制免疫系统和劫持痛觉

文章作者:bianji3 | 2018-05-23
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      酿脓链球菌( Streptococcus pyogenes ),即 A 群链球菌( Group A streptococcus, GAS ),为 β 溶血、对杆菌肽敏感、 PYR 阳性,具有兰氏 A 群抗原,在血平板上形成大菌落,是人体的重要致病菌之一,可以引起很多种疾病。据报道,有些能“吃掉”你肉体的细菌为了自己的利益,还会劫持你的痛觉受体。

  酿脓链球菌会引发链球菌性咽炎,同时也是一种致命“食肉”疾病——坏死性筋膜炎(necrotizing fasciitis)——的罪魁祸首。这种疾病又称为“食肉菌感染”或“噬肉菌感染”,在损伤软组织的感染早期阶段,该细菌会释放一种引起剧烈疼痛的毒素。科学家近日发现,对于酿脓链球菌来说,这一令人痛苦的副作用很有好处;毒素引起的疼痛能牵制宿主的免疫系统,为它们创造更好的生长和繁殖条件。

  不过,这种让酿脓链球菌如此可怕的“化学武器”,或许就包含着能战胜它们的方法。研究人员对酿脓链球菌的毒素武器库进行了研究,似乎已经找到了反制这种病菌的途径。该研究的结果发表在5月10日的《细胞》(Cell)杂志上。

  其他能引起坏死性筋膜炎的细菌包括梭状芽孢杆菌(Clostridium)、金黄色葡萄球菌(学名:Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli),但酿脓链球菌(又被称为一型链球菌)是最常见的病因。酿脓链球菌通常通过皮肤伤口进入人体,导致感染,并攻击筋膜——包围在神经、肌肉、血管和脂肪周围的一层致密结缔组织。坏死性筋膜炎的扩散速度很快,在最初阶段会带来与感染“不成比例”的疼痛。研究人员称,在之后的阶段,酿脓链球菌感染导致的死亡率可高达32%。

  可怕的疼痛会让受感染的宿主意识到情况不妙,但研究人员发现,对酿脓链球菌而言,引发剧烈疼痛其实可以帮助它们抵挡人体免疫系统的攻击。在正常情况下,人体免疫系统会将入侵的微生物杀死或吞噬。

  化学干扰机制

  研究人员以小鼠为实验材料,发现酿脓链球菌能产生一种名为链球菌溶血素S的外毒素,能激活特定的痛觉神经元,以引发剧烈的疼痛。但是,这种毒素也能促使这些神经元释放出一种肽,扰乱它们与免疫系统的交流。研究指出,酿脓链球菌能有效地屏蔽人体对免疫细胞发出行动指令,使它们能自由地增殖并杀死更多的组织。

  研究人员还指出,痛觉神经元产生的这种肽能干扰已经到达感染位置的免疫细胞发挥正常功能,阻止它们释放能杀死入侵细菌的酶。“这种神经信号使警报系统沉默了,正常情况下,警报系统会号召体内的感染卫士将病原体清除,”研究作者、哈佛大学医学院的微生物学和免疫生物学助理教授Isaac Chiu在声明中说道。

  根据这一观察结果,研究人员推测,他们或许可以另辟蹊径,破坏细菌的感染计划,并用能与神经元相互作用的化合物来治疗坏死性筋膜炎。也就是说,通过抑制并减少神经元释放的肽,就可以扭转宿主的防御响应。

      研究人员用酿脓链球菌感染小鼠,同时注入另一种化合物——肉毒杆菌毒素A。这种化合物通常用于抚平面部皱纹,以及治疗肌肉痉挛。肉毒杆菌毒素又称为肉毒毒素,在实验中的作用就是阻断神经信号。对于被酿脓链球菌感染的小鼠,无论它们是在感染之前或之后接受了这种神经阻断剂,都可以有效地阻止酿脓链球菌占据上风。在另一个实验中,研究人员引入了另一种化合物,其作用是阻断能引起宿主免疫系统暂停功能的神经递质。这种方法也能使细菌被免疫系统发现。

  这些工作揭示出,神经元不仅在坏死性筋膜炎的发展中扮演着关键角色,而且通过操纵这些神经元,或许就能有效地治疗这一可怕的疾病。

  “我们的发现提供了一个令人震惊的例子,表明神经细胞与免疫系统紧密交织在一起,在细菌感染过程中,它们的相互作用可能非常复杂,”Isaac Chiu在声明中说,“我们的研究还强调了调节一个系统以影响另一个系统在治疗感染上的潜力。”

  这项研究是在小鼠上完成的,因此研究人员还需要进行更多的工作,以确定同样的策略是否能用在人的身上。

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