Nat Microbiol: 宿主粘膜系统如何防御微生物侵染？

来源：生物谷

我们体内的“粘膜”面积（包括消化道、肺脏、泌尿道等在内）加起来超过200平米。近年来，许多证据表明粘膜层不仅是隔绝细菌和病毒的物理屏障，而且还可以解除病原体的“武装”并防止其引发感染。

最近，由来自麻省理工学院研究者们做出的一项新研究表明，聚糖（粘液中发现的支链糖分子）是起到上述作用的主要原因。作者发现，粘膜层分泌的粘液中含有数百种不同的聚糖，这些分子可以防止细菌相互交流进而形成传染性生物膜，从而使它们变得“无害”。

麻省理工学院生物工程专业教授Katharina Ribbeck说：“这些聚糖具有非常广泛和复杂的生物学功能。它们具有调节微生物行为及特性的能力。”相关结果发表在最近的《Nature Microbiology》杂志上。

在该研究中，研究人员关注聚糖与铜绿假单胞菌的相互作用。铜绿假单胞菌是一种机会性病原体，可感染囊性纤维化患者和免疫系统受损的人群。此外，Ribbeck实验室目前正在进行的研究表明，聚糖还可以调节其他微生物的行为。

(图片来源：Www.pixabay.com) 

首先，Ribbeck希望测试聚糖是否参与了粘液控制微生物行为的能力。这些糖分子附着在称为粘蛋白的蛋白质上，后者是形成粘液的“凝胶”，可以形成类似于牙刷的结构。与粘液有关的聚糖很少进行研究，但是Ribbeck认为它们可能在她先前从粘液中观察到的微生物清除作用中起主要作用。

为了探索这种可能性，她分离了聚糖并将其与铜绿假单胞菌共同培养。实验结果表明，当接触粘蛋白聚糖后，细菌的行为发生了广泛变化，从而使其对宿主的危害降低。例如，它们不再产生毒素，以及不再附着或杀死宿主细胞或表达细菌交流所必需的基因。

这种除微生物活性对这种细菌建立感染的能力具有重要的影响。Ribbeck已显示，用粘蛋白和粘蛋白聚糖治疗假单胞菌感染的烧伤创面可减少细菌增殖，表明这些具有中和特性的分子具有治疗潜力。

在这些实验中，研究人员使用了数百种聚糖的集合，但是他们现在计划研究单个聚糖的作用，这些聚糖可能通过不同的途径与不同的微生物发生特异性相互作用。

铜绿假单胞菌只是许多机会性病原体之一。Ribbeck现在正在研究聚糖在调节其他病原体（包括链球菌和真菌白色念珠菌）中的作用，并且她还致力于鉴定与聚糖相互作用的微生物细胞表面的受体。

她在链球菌上的研究表明，聚糖可以阻止水平基因的转移，微生物通常会利用这一机制来传播耐药基因。Ribbeck说，这一发现可能有助于开发治疗抗生素耐药性感染的新方法，因为它为传统抗生素治疗提供了补充策略。

资讯出处：

How mucus tames microbes

原始出处：

Kelsey M. Wheeler, Gerardo Cárcamo-Oyarce, Bradley S. Turner, Sheri Dellos-Nolan, Julia Y. Co, Sylvain Lehoux, Richard D. Cummings, Daniel J. Wozniak & Katharina Ribbeck. Mucin glycans attenuate the virulence of Pseudomonas aeruginosa in infection. Nature Microbiology, 2019 DOI: 10.1038/s41564-019-0581-8