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Nature:痢疾变形虫通过蚕食活细胞杀死细胞

日期:2017-09-13 00:26:33 来源: 生物通 点击:

痢疾内变形虫(Entamoeba histolytica),也叫溶组织内阿米巴,主要寄生于结肠内,引起阿米巴痢疾或阿米巴结肠炎。痢疾阿米巴也是根足虫纲中最重要的致病种类,在一定条件下,并可扩延至肝、肺、脑、泌尿生殖系和其他部位,形成溃疡和脓肿。痢疾变形虫是一种单细胞生物,大小大约为一个尘螨的十分之一,影响全世界的5000万人,每年杀死多达10万人。

文献来源:Trogocytosis by Entamoeba histolytica contributes to cell killing and tissue invasion.

目前,发表在2014年4月9日《Nature》杂志的一项最新研究,揭示了这种微生物发挥其破坏作用的方式:通过蚕食活细胞。这项研究为E. histolytica传染病的治疗新药提供了一个潜在靶标,并转变了人们对这种寄生虫如何起破坏作用的理解。

本文通讯作者、美国弗吉尼亚大学传染病专家William Petri已经研究E. histolytica超过20年,他指出:“这一细胞蚕食过程,一百多年来都不为该领域的每个人所知,包括我在内。”

虽然科学家们对于溶组织内阿米巴的研究已经超过一个世纪,但是关于这种寄生虫仍然是一个谜。问题的一部分是,它的行为不可预测。这些感染者很多根本没有表现出症状——变形虫悄悄地生活在他们的肠道内,以肠内细菌为食,却不会造成麻烦。但是在另外一些感染者中,变形虫会攻击肠道本身,能引起致命的腹泻、肠道溃疡和肝脓肿。这种称为阿米巴病的疾病,是人类寄生虫死亡的主要原因。常见于发展中国家,包括非洲、拉丁美洲和亚洲南部,通过被污染的食物和水进行传播。但研究人员对于疾病在肠道内如何逐渐发生只是一知半解。例如,他们知道,阿米巴变形虫仅杀死与它直接接触的细胞,它会用特殊的糖(称为凝集素)将自己结合到这些细胞上。

弗吉尼亚大学的微生物学家Katherine Ralston称:“我们曾经认为变形虫以某种方式导致细胞死亡,然后它们会吃这些死细胞。”众所周知,变形虫是通过吞噬作用(phagocytosis)进食,所以研究人员猜测变形虫可摄取整个死细胞。

但是Ralston想知道,新的显微镜活体观测技术是否能让科学家们捕获细胞的活动视频,从而揭示出更多的信息。Ralston与Petri和来自弗吉尼亚大学、尼赫鲁大学的同事们合作,将痢疾变形虫和人类细胞用荧光标记,这样他们就能较容易地辨别它们,并观察它们之间的相互作用。他们使用JEOL公司JEM-1230型透射电子显微镜,观察到了令人惊讶的结果。

Ralston指出:“我们很明显地观察到,阿米巴变形虫正在一点点地咬食细胞。”在接触细胞的一分钟之内,变形虫会撕破人类细胞并摄食细胞碎片,因为变形虫体内有荧光材料,所以这一切都是可见的。这个咬食过程类似于免疫细胞之间小口咬食的胞啃(trogocytosis)现象,但这一过程是独一无二的,因为它发生在寄生虫和寄主之间,最终导致细胞死亡。一旦变形虫咬了第一口,它会继续消耗细胞的更多部分,直到细胞在大约十分钟之后死亡。

当细胞死亡后,变形虫就停止蚕食,从细胞中分离并继续前进。人红血细胞面临同样可怕的结局。研究小组然后用荧光标记的小鼠肠道活组织重复了这个实验,发现寄生虫可侵入这个组织,造成的损伤与阿米巴感染患者结肠组织样本中看到的相似。

然而,研究人员不能确定蚕食真的会导致细胞死亡,所以他们用药物干扰变形虫为蚕食而变形的能力,以观察其对细胞死亡的影响。受药物限制的变形虫蚕食较少,没有杀死细胞。

总之,这些结果表明,这种零碎的蚕食会引起细胞死亡,以及有时候在变形虫之后所看到的损害,外源凝集素可诱导或调节这种蚕食行为。Ralston指出,如果进一步的研究证实,在阿米巴患者中变形虫真的是用这种方式杀死细胞,那么他们就可以为这种疾病的新疗法,指出新的途径。

斯坦福大学的传染病专家Upi Singh医生指出,研究小组的发现有可能改变溶组织内阿米巴研究的模式。她并没有参与这项工作,她表示:“这一领域具有像这种程度的研究真的太棒了,这改变了范例。”



(责任编辑:sgx)

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