肺细胞在流感中不断地修补自己的DNA
![Duke researchers are studying one kind of lung cell that ramps up its DNA repair mechanisms to resist being killed by influenza. (Ciliated cells are green, basal cells are red, and cell nuclei are blue). Credit: Nicholas Heaton Lab, Duke University 肺细胞在流感中不断地修补自己的DNA](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2019/lungcellpatc.jpg)
杜克大学(Duke University)的科学家已经发现了一种肺细胞,这种细胞能够快速修复受损的DNA,并在A型流感病毒的攻击下存活下来,而它周围的其他细胞则会成群地死亡。
这一发现揭示了更多关于细胞和病毒在最小的水平上,也可能提供一些重要的线索呼吸道条件如慢性阻塞性肺病和哮喘。
杜克医学院(Duke School of Medicine)分子遗传学和微生物学助理教授尼古拉斯·希顿(Nicholas Heaton)说,这种有弹性的细胞被称为俱乐部细胞,存在于肺泡上方最狭窄的气道中,在这里,气体在血液中交换。细胞的正常功能是产生表面活性剂,并分泌各种其他蛋白质,覆盖在肺内膜上。它们在病毒传播过程中的作用感染然而,仍然没有完全理解。
希顿和他的团队在2014年发现,俱乐部细胞可以在杀死大多数细胞的流感感染中存活下来。在2016年的一项研究中,他们观察到俱乐部细胞在受到病毒攻击时,会启动它们的蛋白质制造机制,并向免疫系统发出信号,让其产生高水平的促炎分子,即细胞因子。
希顿说,俱乐部细胞存活的最终结果是,即使在感染被清除后,肺部仍然对新病毒有一定的敌意。
作为证据,他指出了2009年流感大流行的一个有趣线索:那一年的流感病毒在夏季积极复制,而不是通常的秋季和冬季。那一年,另一种基于rna的季节性病毒呼吸道合胞体病毒(RSV)无法在正常情况下感染人类,就好像人们能够更好地抵御它一样。
希顿说:“这表明,流感会使你发生某种变化,从而更好地抵御另一种呼吸道感染。”俱乐部的成员可能也参与其中。
“我们从之前的研究中知道俱乐部细胞可以存活,但我们不知道如何存活,”希顿说。
在最新作品中,于7月29日出版微生物学性质希顿的实验室和宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的同事萨拉·切里(Sara Cherry)对俱乐部细胞在感染期间的所有病毒反应途径进行了分类。他们发现俱乐部细胞对感染的反应是增强DNA错配修复。
入侵病毒的武器是活性氧,它利用活性氧破坏宿主细胞内任何开放和活跃的DNA片段。正常情况下,这种损伤会累积到细胞无法表达对抗病毒所需的基因的程度,然后细胞就会死亡。
但俱乐部细胞以某种方式加倍努力修复DNA损伤,使其通过感染。
为了证实这一点,研究人员创造了一种携带必要RNA的工程病毒,以真正打击培养的人类俱乐部细胞中的所有DNA修复机制,因此俱乐部细胞就像其他呼吸细胞一样死于流感。
俱乐部细胞修补了受损的DNA,并在流感感染中存活下来,它们继续产生表面活性剂和促进炎症的化学物质。
“如果另一种病毒进入,它通常进入的环境是非常抗病毒的,”希顿说,这可能解释了2009年呼吸道合胞病毒失踪的谜团。
但俱乐部细胞的生存是一把双刃剑,希顿说。虽然促炎环境有助于控制病毒水平,但实际上是过度活跃的炎症导致了流感患者的死亡,通常是在他们已经清除了流感病毒之后病毒。存活下来并保持活跃的俱乐部细胞实际上可能对此有所贡献。
希顿说:“现在我们知道,在感染后,有一群细胞会出现过度炎症。”“当我们消耗俱乐部细胞时,炎症就会减少,”这可能是一个重要的解决办法慢性阻塞性肺疾病或者哮喘,希顿说。
这项研究得到了美国国立卫生研究院、巴勒斯维康基金会和杜克大学的支持。杜克大学已经提交了一份针对DNA错配修复的临时专利申请,作为在实验室中培养流感疫苗株的一种方法。
进一步探索
Jennifer R. Hamilton等人。A型流感病毒感染后存活的俱乐部细胞会产生暂时性的非特异性抗病毒免疫,美国国家科学院院刊(2016)。DOI: 10.1073 / pnas.1522376113
Nicholas S. Heaton等人。流感病毒感染俱乐部细胞的长期存活驱动免疫病理,实验医学杂志(2014)。DOI: 10.1084 / jem.20140488
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