Science子刊:免疫细胞“呕吐”,阻止病原菌感染
2017/08/18
致命真菌入侵人体,会“绑架”白细胞,并将它们作为在机体内传播的“交通系统”,从而感染大脑。近期,科学家们发现,巨噬细胞存在一种呕吐机制——Vomocytosis,通过调控关键因子启动这一机制,我们有机会阻止病原体在机体内的大范围传播。


巨噬细胞应对入侵的病原体(图片来源:伯明翰大学)

8月16日,《Science Advances》期刊最新发表一篇文章“Vomocytosis of live pathogens from macrophages is regulated by the atypical MAP kinase ERK5”,揭示了一种阻止致命真菌“劫持”免疫细胞入侵大脑的方法。

来自于伯明翰大学、谢菲尔德大学、邓迪大学、曼彻斯特大学、鲁汶大学和哈佛医学院的科学家们完成这一研究。他们专注于隐球菌病(Cryptococcosis,),一种由在空气中传播的隐球菌属感染人类及其他动物造成的传染病。这一病原菌入侵会导致肺部感染,随后还有可能借助白细胞感染大脑。

Vomocytosis:巨噬细胞“呕吐”排出“劫持者”

通常,病原体入侵人体,巨噬细胞会启动防御体系,负责识别入侵的细菌或者真菌,消灭它们,并警告其他的免疫系统。但是,包括隐球菌病在内的疾病,病原体已经进化至“无畏”于白细胞,它们会通过“劫持”免疫细胞,将其作为“公共交通系统”,帮助它们自身在身体内传播。

很多白细胞能够“呕吐”出这些“劫持者”,这一机制被称为“vomocytosis”。但是,我们对于vomocytosis如何被控制却并不清楚。

现在,伯明翰大学微生物与感染研究所主任Robin May教授和团队试图解析白细胞识别、驱逐这些劫持者的机制。“如果我们能够开发出控制vomocytosis的方法,促进白细胞识别并释放病原体,那么我们将有机会阻止病原体的传播。这一理论不仅仅针对隐球菌病,还可以扩展至其他对人类健康构成重大威胁的侵入性病原体。” Robin May教授解释道。

小视频展示的是vomocytosis过程:原本被巨噬细胞吞噬在内的新生隐球菌(绿色),在数小时后,突然被释放出来。(视频来源:伯明翰大学的Robin May和英国谢菲尔德大学的Simon Johnston)

ERK5:帮助白细胞做出“明智”选择的关键分子

研究团队发现,白细胞用于控制vomocytosis过程的关键信号,筛选到一个特定的分子ERK5。ERK5是白细胞做出“明智”选择的关键分子——到底是释放出病原体更好、还是将它们长时间吞噬在胞内伺机消灭它们更有利?

May教授表示:“我们发现,抑制斑马鱼的ERK5,能够增加白细胞的呕吐率,从而防止致命真菌扩散至大脑中。”

研究人员希望借助这一研究,开发出针对这一过程的治疗方法,从而能够阻止感染、防止病毒从最初的入侵点扩散至其他部位。

参考资料:

Study identifies a new way to prevent a deadly fungal infection spreading to the brain

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  • Vomocytosis of live pathogens from macrophages is regulated by the atypical MAP kinase ERK5

    Vomocytosis, or nonlytic extrusion, is a poorly understood process through which macrophages release live pathogens that they have failed to kill back into the extracellular environment. Vomocytosis is conserved across vertebrates and occurs with a diverse range of pathogens, but to date, the host signaling events that underpin expulsion remain entirely unknown. We use a targeted inhibitor screen to identify the MAP kinase ERK5 as a critical suppressor of vomocytosis. Pharmacological inhibition or genetic manipulation of ERK5 activity significantly raises vomocytosis rates in human macrophages, whereas stimulation of the ERK5 signaling pathway inhibits vomocytosis. Lastly, using a zebrafish model of cryptococcal disease, we show that reducing ERK5 activity in vivo stimulates vomocytosis and results in reduced dissemination of infection. ERK5 therefore represents the first host signaling regulator of vomocytosis to be identified and a potential target for the future development of vomocytosis-modulating therapies.

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