对抗严重细菌感染和脓毒症的新视角
![During bacterial invasion, protein complexes called inflammasomes are activated. This in turn activates caspase enzymes, which cleave gasdermin D in two, releasing an active fragment known as gasdermin-D-NT. The fragments (shown as red ovals) perforate the membranes of the bacteria (in green) that are infecting cells, killing them, and also group together to form pores that punch holes in the membrane of the infected cell. This causes pyroptosis: The cell explodes open, releasing bacteria together with cytokines that sound an immune alarm. Outside the cell, gasdermin-D-NT fragments can also kill bacteria directly. Credit: Xing Liu, PhD, Boston Children's Hospital and Youdong Pan, PhD, Brigham & Women's Hospital 对抗严重细菌感染和脓毒症的新视角](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2016/anewanglefor.jpg)
对抗生素没有反应的细菌感染引起了越来越多的关注,就像败血症一样——免疫系统对感染的最后一搏,失败的攻击最终导致自身死亡。报告在网上自然7月7日,波士顿儿童医院(Boston Children’s Hospital)的研究人员描述了控制败血症和引发败血症的失控细菌感染的新途径。
败血症每年在美国每年杀死四分之一百万人,是全球新生儿和儿童最大的杀手。与抗生素抗性感染一样,它没有良好的治疗方法。通过细致的实验,波士顿儿童细胞和分子药物(PCMM)的科学家揭示了两者所需的最终细胞事件脓毒症阻止细菌的攻击。
最近的研究表明,在任何细菌入侵的迹象,称为炎症小体的蛋白质复合物被激活。这种激活会触发一个叫做“焦亡”的过程——被感染的细胞爆炸打开,释放细菌还有化学信号,听起来免疫警报。但这里有一个平衡:过于强烈的警报可能引发败血症,导致致命的血管和器官损伤。
“免疫系统正在尝试控制感染,但如果细菌赢了,那就免疫反应朱迪·利伯曼(Judy Lieberman)博士解释道,她是这项研究的高级研究员,与吴昊(Hao Wu)博士也是PCMM的一员。“大多数抑制免疫反应的尝试在治疗败血症的临床治疗中都没有起作用,因为引发败血症的部分还没有得到很好的理解。”
一旦被激活,炎症小体就会激活一种叫做半胱天冬酶的酶,将一种叫做gasdermin D的分子切成两半。这种分裂释放了gasdermin D的活性片段,即gasdermin-D- nt。但这是如何引起焦亡的还不清楚。
利伯曼,吴和他们的同事们现在证明了gasdermin-D-NT具有双重功效。一方面,它穿透感染细胞的细菌的细胞膜并杀死它们。它还会在宿主细胞的细胞膜上穿孔,导致细胞焦亡——杀死细胞,释放细菌和免疫警报信号。研究小组发现,附近未受感染的细胞毫发无损。
第二,研究小组发现gasdermin-D-NT直接杀死细胞外的细菌,包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和李斯特菌。在一个盘子里,这一切发生得很快——在5分钟内。
这个结果现在需要在感染和脓毒症的动物模型上复制,但是Lieberman相信了解gasdermin-D-NT是如何工作的可以用来帮助治疗高度危险的细菌感染。
“由于广泛存在的抗生素耐药性,我们必须考虑其他策略,”利伯曼说。“由于该片段杀死细菌,但不能杀死未受感染的宿主细胞,人们可以想象直接注射该片段,特别是用于治疗局部感染耐药细菌。"
对于败血症,利伯曼推测抑制或阻断gasdermin-D-NT的方法,例如使用抗体或针对半胱天冬酶的策略。
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