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PNAS突破性新發(fā)現(xiàn)：幫助細(xì)菌在人類(lèi)呼吸道定植的CPS特征
摘要：新加坡國(guó)立大學(xué)醫(yī)學(xué)院(NUS Medicine)的科學(xué)家們?cè)谝豁?xiàng)突破性的發(fā)現(xiàn)中，發(fā)現(xiàn)了幫助細(xì)菌在人類(lèi)呼吸道定植的CPS的特征。
抗生素有助于對(duì)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(duì)健康產(chǎn)生長(zhǎng)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(guó)立大學(xué)醫(yī)學(xué)院(NUS Medicine)的科學(xué)家們?cè)谝豁?xiàng)突破性的發(fā)現(xiàn)中，發(fā)現(xiàn)了幫助細(xì)菌在人類(lèi)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(lèi)型在允許細(xì)菌更好地附著在人類(lèi)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(guó)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(lái)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(lèi)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(lèi)型在人氣道的附著強(qiáng)度和存活中起著重要作用。
“過(guò)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(duì)膠囊上某些類(lèi)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(duì)細(xì)菌有益，因?yàn)樗鼈冇兄谌祟?lèi)呼吸道的定植。這一發(fā)現(xiàn)將更多地揭示未來(lái)疫苗中包括的CPS類(lèi)型的范圍，因?yàn)槟壳搬槍?duì)肺炎鏈球菌的疫苗不包括細(xì)菌產(chǎn)生的許多類(lèi)型的CPS，”新加坡國(guó)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(shuō)。
肺炎鏈球菌是肺炎、敗血癥和腦膜炎的主要誘因?？偟膩?lái)說(shuō)，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(duì)抗這些致命的感染，使用肺炎球菌疫苗來(lái)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(lái)逃避這些抗體。這種生化戰(zhàn)爭(zhēng)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(空)器尚不清楚。
該研究結(jié)果發(fā)表在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院(NAS)的同行評(píng)審期刊《美國(guó)國(guó)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
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