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新奇!这种 “神秘物质”可有效阻止“病”从鼻入 | JACI

2018/11/14 来源:生物探索
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导读
我们的免疫系统已经进化出复杂的机制,用于防御细菌的感染。然而,如何保护我们免受通过鼻子进入我们呼吸道的细菌的侵害?这在很大程度上仍然是一个谜。最近,麻省眼耳鼻医院的研究人员发现了一种“神秘物质”,可在细菌进入身体之前于鼻腔处进行攻击,进而保护其他细胞免受细菌的侵害。

DOI:https://doi.org/10.1016/j.jaci.2018.08.046

这项研究以“Exosome swarms eliminate airway pathogens and provide passive epithelial immunoprotection through nitric oxide”为题发表在《Journal of Allergy and Clinical Immunology Home》杂志。

简而言之,这种新颖的机制就像捅马蜂窝一样:鼻子在细菌信号出现时,会向鼻腔粘液中释放数十亿个外泌体(exosomes,直径在40-100nm的盘状囊泡,多种细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体)来杀死细菌,并通过自然有效的防御来武装整个呼吸道的细胞

之前的研究发现,患者鼻腔细胞中的蛋白质也存在于鼻腔粘液中。研究小组想知道这些蛋白质为什么以及如何从细胞中进入鼻腔粘液的,他们假设这一过程与外泌体有关,并试图确定粘膜暴露于吸入的病原体是否会刺激一群具有防御性的外泌体,且这些含有抗菌物质的外泌体还可辐射到邻近的上皮细胞。

随即他们发现,鼻粘膜衍生的外泌体(NMDEs)含有免疫防御蛋白,并且能够快速的转移至上皮间蛋白。

为了研究这一点,研究小组从患者粘液中培养细胞。然后,他们模拟了细菌暴露,测量了释放的外泌体的数量和组成。最后观察了在TLR 4抑制剂存在下,LPS (脂多糖)刺激TLR 4受体后NMDE的分泌情况。

研究人员解释道,当鼻子前面的细胞检测到细菌分子时,它们会触发一种叫做TLR 4的受体,这种受体刺激了外泌体释放。一旦外泌体释放,五分钟内就会发生先天免疫反应。在这项研究中,作者们发现,首先,释放到鼻子里的外泌体数量加倍;其次,在这些外泌体中,一种称为一氧化氮合酶的保护酶的数量也增加了一倍。作为一种众所周知的抗微生物分子,一氧化氮能有效地武装每一个外泌体来抵御细菌。

吸入细菌激活了免疫系统的新机制(图片来源:Massachusetts Eye and Ear)

研究小组证实,在病人体内刺激后,外泌体的数量和抗菌分子的数量都增加了一倍,并进一步表明这些被刺激的外泌体在杀灭细菌方面与抗生素一样有效。最后,研究小组显示,外泌体很快被其他上皮细胞吸收,并在那里继续释放抗菌分子。

总结来说,这些发现不仅提供了关于我们免疫系统的众多信息,还揭示了一种新的药物输送技术,通过呼吸道的细胞来控制这种输送过程。更具体地说,作为天然转运体,外泌体可以用来将吸入的治疗剂转移到沿上呼吸道的细胞,甚至可能转移到下呼吸道和肺部。“鼻子提供了一个独特的机会来直接研究包括肺在内的整个人类呼吸道的免疫系统,” 通讯作者Benjamin Bleier博士说。

责编:浮苏

参考资料:

Exosomes’ Role in Immunity May Provide Drug Delivery Target For Inhaled Bacteria

Exosome swarms eliminate airway pathogens and provide passive epithelial immunoprotection through nitric oxide

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