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Nature:痢疾變形蟲通過蠶食活細胞殺死細胞

時間:2014-4-14閱讀:2455
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 痢疾內(nèi)變形蟲(Entamoeba histolytica),也叫溶組織內(nèi)阿米巴,主要寄生于結(jié)腸內(nèi),引起阿米巴痢疾或阿米巴結(jié)腸炎。痢疾阿米巴也是根足蟲綱中zui重要的致病種類,在一定條件下,并可擴延至肝、肺、腦、泌尿生殖系和其他部位,形成潰瘍和膿腫。痢疾變形蟲是一種單細胞生物,大小大約為一個塵螨的十分之一,影響*的5000萬人,每年殺死多達10萬人。目前,發(fā)表在2014年4月9日《Nature》雜志的一項研究,揭示了這種微生物發(fā)揮其破壞作用的方式:通過蠶食活細胞。這項研究為E. histolytica傳染病的治療新藥提供了一個潛在靶標,并轉(zhuǎn)變了人們對這種寄生蟲如何起破壞作用的理解。
本文通訊作者、美國弗吉尼亞大學(xué)傳染病專家William Petri已經(jīng)研究E. histolytica超過20年,他指出:“這一細胞蠶食過程,一百多年來都不為該領(lǐng)域的每個人所知,包括我在內(nèi)。”

雖然科學(xué)家們對于溶組織內(nèi)阿米巴的研究已經(jīng)超過一個世紀,但是關(guān)于這種寄生蟲仍然是一個謎。問題的一部分是,它的行為不可預(yù)測。這些感染者很多根本沒有表現(xiàn)出癥狀——變形蟲悄悄地生活在他們的腸道內(nèi),以腸內(nèi)細菌為食,卻不會造成麻煩。但是在另外一些感染者中,變形蟲會攻擊腸道本身,能引起致命的腹瀉、腸道潰瘍和肝膿腫。這種稱為阿米巴病的疾病,是人類寄生蟲死亡的主要原因。常見于發(fā)展中國家,包括非洲、拉丁美洲和亞洲南部,通過被污染的食物和水進行傳播。但研究人員對于疾病在腸道內(nèi)如何逐漸發(fā)生只是一知半解。例如,他們知道,阿米巴變形蟲僅殺死與它直接接觸的細胞,它會用特殊的糖(稱為凝集素)將自己結(jié)合到這些細胞上。
弗吉尼亞大學(xué)的微生物學(xué)家Katherine Ralston稱:“我們曾經(jīng)認為變形蟲以某種方式導(dǎo)致細胞死亡,然后它們會吃這些死細胞。”*,變形蟲是通過吞噬作用(phagocytosis)進食,所以研究人員猜測變形蟲可攝取整個死細胞。

但是Ralston想知道,新的顯微鏡活體觀測技術(shù)是否能讓科學(xué)家們捕獲細胞的活動視頻,從而揭示出更多的信息。Ralston與Petri和來自弗吉尼亞大學(xué)、尼赫魯大學(xué)的同事們合作,將痢疾變形蟲和人類細胞用熒光標記,這樣他們就能較容易地辨別它們,并觀察它們之間的相互作用。他們使用JEOL公司JEM-1230型透射電子顯微鏡,觀察到了令人驚訝的結(jié)果。
Ralston指出:“我們很明顯地觀察到,阿米巴變形蟲正在一點點地咬食細胞。”在接觸細胞的一分鐘之內(nèi),變形蟲會撕破人類細胞并攝食細胞碎片,因為變形蟲體內(nèi)有熒光材料,所以這一切都是可見的。這個咬食過程類似于免疫細胞之間小口咬食的胞啃(trogocytosis)現(xiàn)象,但這一過程是*的,因為它發(fā)生在寄生蟲和寄主之間,zui終導(dǎo)致細胞死亡。一旦變形蟲咬了*口,它會繼續(xù)消耗細胞的更多部分,直到細胞在大約十分鐘之后死亡。

當細胞死亡后,變形蟲就停止蠶食,從細胞中分離并繼續(xù)前進。人紅血細胞面臨同樣可怕的結(jié)局。研究小組然后用熒光標記的小鼠腸道活組織重復(fù)了這個實驗,發(fā)現(xiàn)寄生蟲可侵入這個組織,造成的損傷與阿米巴感染患者結(jié)腸組織樣本中看到的相似。
然而,研究人員不能確定蠶食真的會導(dǎo)致細胞死亡,所以他們用藥物干擾變形蟲為蠶食而變形的能力,以觀察其對細胞死亡的影響。受藥物限制的變形蟲蠶食較少,沒有殺死細胞。

總之,這些結(jié)果表明,這種零碎的蠶食會引起細胞死亡,以及有時候在變形蟲之后所看到的損害,外源凝集素可誘導(dǎo)或調(diào)節(jié)這種蠶食行為。Ralston指出,如果進一步的研究證實,在阿米巴患者中變形蟲真的是用這種方式殺死細胞,那么他們就可以為這種疾病的新療法,指出新的途徑。

斯坦福大學(xué)的傳染病專家Upi Singh醫(yī)生指出,研究小組的發(fā)現(xiàn)有可能改變?nèi)芙M織內(nèi)阿米巴研究的模式。她并沒有參與這項工作,她表示:“這一領(lǐng)域具有像這種程度的研究真的太棒了,這改變了范例。”

來源:生物通

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