PNAS突破性新發(fā)現(xiàn)：幫助細(xì)菌在人類呼吸道定植的CPS特征

來源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2023-04-19 12:48:00【大中小】

摘要：新加坡國立大學(xué)醫(yī)學(xué)院(NUS Medicine)的科學(xué)家們在一項(xiàng)突破性的發(fā)現(xiàn)中，發(fā)現(xiàn)了幫助細(xì)菌在人類呼吸道定植的CPS的特征。

抗生素有助于對抗細(xì)菌感染，但它們也會(huì)傷害生活在腸道中的有益微生物，這可能會(huì)對健康產(chǎn)生長期的影響。

許多致病細(xì)菌，如肺炎鏈球菌(肺炎鏈球菌)被包裹在一層稱為莢膜多糖(CPS)的糖層中。這一層通常是感染所必需的。新加坡國立大學(xué)醫(yī)學(xué)院(NUS Medicine)的科學(xué)家們在一項(xiàng)突破性的發(fā)現(xiàn)中，發(fā)現(xiàn)了幫助細(xì)菌在人類呼吸道定植的CPS的特征。研究表明，CPS膠囊的結(jié)構(gòu)及其連接和組合類型在允許細(xì)菌更好地附著在人類上呼吸道和下呼吸道內(nèi)壁上并存活方面起著重要作用。

為了挑戰(zhàn)人們普遍持有的觀點(diǎn)，即肺炎鏈球菌中結(jié)構(gòu)多樣的CPS膠囊在促進(jìn)細(xì)菌定植方面具有相同的功能，由新加坡國立大學(xué)醫(yī)學(xué)院傳染病轉(zhuǎn)化研究項(xiàng)目的助理教授Chris Lok-To Sham和研究生Jade Chun yee - yu領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了細(xì)菌突變體，顯示肺炎鏈球菌中發(fā)現(xiàn)的84種CPS中的一種。然后將突變體引入呼吸細(xì)胞，以研究它們與呼吸道結(jié)合的能力。利用分子條形碼來區(qū)分菌株，研究小組檢查了這些突變體中不同的CPS是否會(huì)影響鼻和支氣管細(xì)胞的結(jié)合。

圖1 CPS的結(jié)構(gòu)形態(tài)和類型在人氣道的附著強(qiáng)度和存活中起著重要作用

結(jié)果表明，含有鼠李糖殘基的CPS與氣道細(xì)胞結(jié)合較差，而含有糖基基的CPS與氣道細(xì)胞結(jié)合較強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)表明，CPS的結(jié)構(gòu)形態(tài)和類型在人氣道的附著強(qiáng)度和存活中起著重要作用。

“過去，科學(xué)家們認(rèn)識(shí)到，細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)不是偶然的，它們確實(shí)有一定的作用。細(xì)菌已經(jīng)表現(xiàn)出對膠囊上某些類型的糖的偏好，以及糖的特定聯(lián)系。我們的研究證明，其中一些組合對細(xì)菌有益，因?yàn)樗鼈冇兄谌祟惡粑赖亩ㄖ病＿@一發(fā)現(xiàn)將更多地揭示未來疫苗中包括的CPS類型的范圍，因?yàn)槟壳搬槍Ψ窝祖溓蚓囊呙绮话?xì)菌產(chǎn)生的許多類型的CPS，”新加坡國立大學(xué)醫(yī)學(xué)院微生物學(xué)和免疫學(xué)系的Jade Chun補(bǔ)充說。

肺炎鏈球菌是肺炎、敗血癥和腦膜炎的主要誘因。總的來說，這些感染是老年人和幼兒發(fā)病和死亡的主要原因之一。為了對抗這些致命的感染，使用肺炎球菌疫苗來刺激CPS的抗體產(chǎn)生。然而，細(xì)菌可以操縱它們的CPS結(jié)構(gòu)來逃避這些抗體。這種生化戰(zhàn)爭導(dǎo)致肺炎鏈球菌產(chǎn)生100多種cps，這增加了生產(chǎn)有效疫苗的挑戰(zhàn)。雖然CPS的多樣性得到了認(rèn)可，但究竟是什么使CPS成為細(xì)菌的致命武器尚不清楚。

該研究結(jié)果發(fā)表在美國國家科學(xué)院(NAS)的同行評審期刊《美國國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。

參考資料：

[1] Influence of glycan structure on the colonization of Streptococcus pneumoniae on human respiratory epithelial cells