科学家发现粘膜上皮细胞抵抗细菌感染的新机制

根据扫描电子显微镜图像生成的单核细胞增多性李斯特菌的三维图像。

近日，来自澳大利亚新南威尔士大学的一项新研究表明，当免疫系统检测到细菌感染的危险时，人体中最易受细菌感染侵袭的细胞会通过重组表面的胆固醇来保护自己。相关论文于4月13日发表在《自然•微生物学》杂志上，可能会为不使用抗生素的感染治疗提供新的策略。

科学家们早就知道，肠、肺和其他部位的粘膜在保护身体免受系统性感染方面起着关键作用。但是，我们对免疫系统究竟如何增强粘膜上皮细胞的防御性能从而阻止细菌入侵的机制还知之甚少。

由于粘膜上皮附近存在大量的免疫细胞（如巨噬细胞），研究人员推测，这些细胞可能会在免疫系统检测到威胁时，分泌一种分子来帮助上皮细胞增强防御。为了验证这一假设，研究人员将上皮细胞与活化巨噬细胞共培养，然后加入致病性的单核细胞增多性李斯特菌。结果发现，与巨噬细胞共培养显著增加了上皮细胞对抗感染的能力。

当科学家们进一步探究巨噬细胞的基因活动时发现，一种被称为胆固醇25-羟化酶（CH25H）的基因在面对李斯特菌感染时会变得更加活跃。进一步的实验表明，该基因产生的小分子是预防上皮感染的关键。CH25H在胆固醇代谢中具有重要作用，它会改变疏水性的胆固醇，产生微溶于水的25-羟基胆固醇（25HC）。25HC能够调节细胞中胆固醇的含量，降低胆固醇合成相关基因的活性，并激活将胆固醇转化为可储存形式的酶。

令人惊讶的是，当研究人员用25HC处理上皮细胞时，细胞中的总胆固醇含量并没有显著的变化。然而，通过使用两种不同类型的传感器分子（一种能够检测附着在细胞表面的可接近性胆固醇，另一种能够检测不可接近性胆固醇），研究人员发现，25HC消耗了细胞表面的可接近性胆固醇，将它们拉入到了细胞内。德克萨斯大学的分子遗传学副教授Arun Radhakrishnan说：“在25HC处理上皮细胞的一个小时内，细胞表面的可接近性胆固醇被严重消耗。四个小时后，这些胆固醇则完全消失了。”

德克萨斯大学的微生物学教授Neal M. Alto说，可接近性胆固醇的消耗对于保护上皮细胞免受李斯特菌的侵袭至关重要，这极大地增强了细胞的防御能力。当研究人员通过酶处理将细胞表面的不可接近性胆固醇转化为可接近形式时，这些细胞则再次变得对细菌易感。

这种防御机制不仅对李斯特菌有作用，而且对另一种细菌病原体——弗氏志贺菌也有作用，突出了这种保护机制的广谱性。科学家们接下来将进一步研究这一现象背后的机制，希望能够找到这一途径中的药物靶点。此外，科学家们还计划测试这种保护机制是否也适用于病毒感染。Alto说：“更深入地探索这一过程，可能会帮助我们通过操纵胆固醇代谢来增强对病原体的免疫力。”

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编译：花花 

审稿：alone 

责编：张梦

期刊来源：《自然•微生物学》

期刊编号：2058-5276

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