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(2020-03-03 06:18:37)
标签：
肠道微生态免疫大肠杆菌耐药性进化 |
分类： 疾病知识 |
细菌如何躲避免疫系统
How Bacteria Evade the Immune System
Escherichia
coli
细菌如何躲避免疫系统
科学家发现，大肠杆菌能够迅速进化，抵抗巨噬细胞的吞噬。接触抗生素的细菌很快获得突变，使他们对药物产生耐药性，这一过程是相当清楚的。科学家们现在已经研究了细菌对活性物质（免疫系统的细胞）抵抗力的进化。发表在《公共科学图书馆病原体》上的一份报告中，葡萄牙奥埃拉斯古尔本基安德齐恩西亚研究所的Isabel
Gordo
芝加哥大学微生物学教授詹姆斯·夏皮罗（James Shapiro）在给这位科学家的一封电子邮件中写道：“这项关于大肠杆菌巨噬细胞抗药性和毒性发展的工作非常重要。”。“它记录了哺乳动物宿主防御细胞如何刺激细菌的快速适应。”
虽然作者只检测了一个月的大肠杆菌毒力，但一些突变株在短短的四天内就出现了。
细菌进化出了几种防御机制，以避免被巨噬细胞粘粘的外层覆盖物内化，它们之间形成丝状物和生物膜。这些防御系统的进化已经在之前进行过研究，但还没有通过Gordo团队进行的进化实验。波士顿塔夫茨大学医学院名誉教授莫塞利奥·谢赫特（Moselio Schaechter）没有参与这项工作，他在一封电子邮件中对这位科学家说：“我本以为答案可以追溯到100年前，但显然情况并非如此。他继续说：“令人惊讶的是，这一发现并没有在更早的时候出现。”。“这似乎是一个显而易见的问题。”
研究人员跟踪了六种大肠杆菌菌株的进化，其中有或没有小鼠巨噬细胞，比例为1:1。每24小时调整一次细菌数量，使其不超过10的8次方。在长达一个月的实验中，早在4天内，就可以看到两种新的菌落类型：一种菌落比最初的SCV菌株形成的菌落要小，用于小菌落变异；另一种菌落形成的粘液样大菌落称为MUC或粘液半透明菌落。“令人惊讶的是这些变种出现的速度之快，”戈多说。
相反，在没有使用巨噬细胞的对照实验中，即使在整个30天之后也没有显示出任何菌落形态的变化。作者发现，30天大的SCVs在被引入巨噬细胞并在两小时后进行测试时，其竞争能力超过了原始菌株。然而，这种优势仅限于其相互作用的早期阶段。
另一方面，MUCs在数量上稳步增加，并最终在6个受试菌株中的5个中占据了整个种群。这表明MUCs由能够避免被吞噬的突变体组成。事实上，在一个感染实验中，通过量化巨噬细胞内外的大肠杆菌突变体，作者发现巨噬细胞内的粘液明显少于对祖先菌株进行的相同实验。然后，作者通过混合来自所有六个进化系的30天粘液并将其引入小鼠体内，来测试粘液菌株的体内毒性。正如预期的那样，与暴露于祖先菌株或未经巨噬细胞进化的对照大肠杆菌相比，暴露于MUCs的小鼠的存活率显著降低。奇怪的是，对照菌株的毒力似乎比祖先的弱。Gordo的团队现在正在通过对控制集排序来进行这一观察。她解释说：“但归根结底，我们不知道为什么（对照）菌株毒性较低。”。
为了了解MUCs毒力的基础，作者对这六个株系的样本基因组进行了测序，发现它们都有一个共同的突变——在一个叫做yrfFA的基因启动子区域插入转座子。尽管该基因在大肠杆菌中尚未被鉴定，但其在密切相关的细菌沙门氏菌中的同源物在结肠酸的分泌中发挥作用，这有助于解释实验性突变菌落的粘液性质增加。
此外，每一个测序的克隆都显示了一系列的突变，包括一种叫做lon的蛋白酶的启动子，这种蛋白酶可以提高细胞突变的总频率。
夏皮罗说：“转座因子在这种适应性反应中的作用与40多年来的研究相吻合，这些研究表明，流动DNA是基因组变化的主要因素。”。
澳大利亚拉筹伯大学微生物学系高级讲师阿什利·弗兰克斯（Ashley Franks）指出了一个不同的角度。 她在写给《科学家》的一封电子邮件中写道，类似的研究表明“微生物自身对DNA序列进行基因重排所产生的医学后果。”
由于导致大肠杆菌中毒力增加的机制尚不清楚，因此需要进一步的工作以实现对人体内真正感染的反应。 显然，这些实验大大简化了生物体内的实际情况。 但是，这是朝着更加现实的实验环境迈出的重要一步。”
编译自：The Scientist
M. Miskinyte等人,“大肠杆菌对巨噬细胞的病理适应的遗传基础”，PLOS Pathogens，9（12）：e1003802，2013。
M. Miskinyte et al.,
“The genetic basis of
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