宿主粘膜系統如何防御微生物侵染

我們體內的“粘膜”面積（包括消化道、肺臟、泌尿道等在內）加起來超過200平米。近年來，許多證據表明粘膜層不僅是隔絕細菌和病毒的物理屏障，而且還可以解除病原體的“武裝”并防止其引發感染。

最近，由來自麻省理工學院研究者們做出的一項新研究表明，聚糖（粘液中發現的支鏈糖分子）是起到上述作用的主要原因。作者發現，粘膜層分泌的粘液中含有數百種不同的聚糖，這些分子可以防止細菌相互交流進而形成傳染性生物膜，從而使它們變得“無害”。

麻省理工學院生物工程專業教授Katharina Ribbeck說：“這些聚糖具有非常廣泛和復雜的生物學功能。它們具有調節微生物行為及特性的能力。”相關結果發表在最近的《Nature Microbiology》雜志上。

在該研究中，研究人員關注聚糖與銅綠假單胞菌的相互作用。銅綠假單胞菌是一種機會性病原體，可感染囊性纖維化患者和免疫系統受損的人群。 此外，Ribbeck實驗室目前正在進行的研究表明，聚糖還可以調節其他微生物的行為。

首先，Ribbeck希望測試聚糖是否參與了粘液控制微生物行為的能力。這些糖分子附著在稱為粘蛋白的蛋白質上，后者是形成粘液的“凝膠”，可以形成類似于牙刷的結構。與粘液有關的聚糖很少進行研究，但是Ribbeck認為它們可能在她先前從粘液中觀察到的微生物清除作用中起主要作用。

為了探索這種可能性，她分離了聚糖并將其與銅綠假單胞菌共同培養。實驗結果表明，當接觸粘蛋白聚糖后，細菌的行為發生了廣泛變化，從而使其對宿主的危害降低。例如，它們不再產生毒素，以及不再附著或殺死宿主細胞或表達細菌交流所必需的基因。

這種除微生物活性對這種細菌建立感染的能力具有重要的影響。 Ribbeck已顯示，用粘蛋白和粘蛋白聚糖治療假單胞菌感染的燒傷創面可減少細菌增殖，表明這些具有中和特性的分子具有治療潛力。

在這些實驗中，研究人員使用了數百種聚糖的集合，但是他們現在計劃研究單個聚糖的作用，這些聚糖可能通過不同的途徑與不同的微生物發生特異性相互作用。

銅綠假單胞菌只是許多機會性病原體之一。 Ribbeck現在正在研究聚糖在調節其他病原體（包括鏈球菌和真菌白色念珠菌）中的作用，并且她還致力于鑒定與聚糖相互作用的微生物細胞表面的受體。

她在鏈球菌上的研究表明，聚糖可以阻止水平基因的轉移，微生物通常會利用這一機制來傳播耐藥基因。Ribbeck說，這一發現可能有助于開發治療抗生素耐藥性感染的新方法，因為它為傳統抗生素治療提供了補充策略。