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結(jié)核菌產(chǎn)生一種觸發(fā)咳嗽的分子來促進(jìn)自身傳播

2020-03-18 10:13來源：生物谷


在一項(xiàng)新的研究中，來自美國(guó)德克薩斯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)作為一種引起致命性肺部疾病的細(xì)菌，結(jié)核分枝桿菌（Mycobacterium tuberculosis）似乎通過產(chǎn)生一種觸發(fā)咳嗽的分子來促進(jìn)自身傳播。這一發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致人們開發(fā)出阻止結(jié)核病擴(kuò)散的新方法。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Mycobacterium tuberculosis Sulfolipid-1 Activates Nociceptive Neurons and Induces Cough”。

   

人們自古以來就知道咳嗽是結(jié)核病的一種主要癥狀，咳嗽使得這種疾病在人與人之間傳播。但是，論文通訊作者M(jìn)ichael Shiloh博士說，尚不清楚結(jié)核病相關(guān)咳嗽的病因。一種流行的假設(shè)是，咳嗽是由感染引起的肺部刺激和炎癥觸發(fā)的，但這一點(diǎn)尚未得到確切證實(shí)。


Shiloh和他的同事們有一個(gè)不同的想法：他們推測(cè)作為一種引起結(jié)核病的細(xì)菌，結(jié)核分枝桿菌本身可能產(chǎn)生一種觸發(fā)氣道中神經(jīng)的物質(zhì)，它引起結(jié)核病患者咳嗽，從而允許這種疾病傳播。


為了驗(yàn)證這個(gè)想法，這些研究人員依靠豚鼠，即一種經(jīng)常被用來研究結(jié)核病和咳嗽的實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物。盡管豚鼠已被用作結(jié)核分枝桿菌感染的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵延幸粋€(gè)多世紀(jì)的歷史，但尚不清楚這種疾病是否引起這些動(dòng)物咳嗽。為了解答這個(gè)問題，Shiloh和他的同事們將感染了結(jié)核分枝桿菌的豚鼠放在特殊的腔室中，記錄下由咳嗽引起的壓力和體積變化。果然，感染結(jié)核分枝桿菌的豚鼠要比未感染的豚鼠咳嗽得多。


為了確定結(jié)核分枝桿菌是否產(chǎn)生可引起咳嗽的物質(zhì)，這些研究人員從這種細(xì)菌中分離并測(cè)試了各種成分，以便試圖確定這些成分是否可以起到兩種作用。首先，這些成分本身能否使得豚鼠咳嗽？其次，這些成分能否使得實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)的痛覺神經(jīng)細(xì)胞---負(fù)責(zé)刺激肺部咳嗽的細(xì)胞類型---表現(xiàn)得好像經(jīng)觸發(fā)后誘導(dǎo)咳嗽反射一樣？


在利用來自結(jié)核分枝桿菌以及多種其他分枝桿菌的成分開展一系列實(shí)驗(yàn)后，Shiloh團(tuán)隊(duì)最終鑒定出一種稱為硫脂1（sulfolipid-1, SL-1）的分枝桿菌細(xì)胞表面脂肪分子是激活實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)的神經(jīng)元的主要分子。這種激活反應(yīng)也發(fā)生在人類的痛覺神經(jīng)細(xì)胞中，這表明SL-1及其功能已通過在不同哺乳動(dòng)物物種的進(jìn)化中得以保存。重要的是，當(dāng)豚鼠暴露于純化的SL-1時(shí)，它們確實(shí)會(huì)咳嗽。


為了表明SL-1是咳嗽的罪魁禍?zhǔn)祝@些研究人員用經(jīng)過基因改造后無法產(chǎn)生SL-1的結(jié)核分枝桿菌菌株感染豚鼠。這些豚鼠表現(xiàn)出結(jié)核病的所有典型癥狀，但并未出現(xiàn)咳嗽，這導(dǎo)致他們得出結(jié)論：SL-1對(duì)于在結(jié)核分枝桿菌感染期間觸發(fā)咳嗽至關(guān)重要。


Shiloh說，這些發(fā)現(xiàn)共同表明，引起結(jié)核病的結(jié)核分枝桿菌產(chǎn)生SL-1主要是為了刺激咳嗽反射，從而使得這種細(xì)菌從感染者向未感染者傳播。他說，最終，如果研究表明抑制咳嗽對(duì)感染者無害，那么科學(xué)家們可能能夠通過拮抗SL-1或阻止它的產(chǎn)生來開發(fā)一種預(yù)防傳播的方法。


他說，“在許多地方性結(jié)核病流行地區(qū)，活動(dòng)性結(jié)核病患者通常不被送進(jìn)醫(yī)院，而只是拿著抗生素藥物回家治療。即使在接受適當(dāng)治療的情況下，人們也可能咳嗽數(shù)月并傳播疾病。總有一天，醫(yī)生可能會(huì)同時(shí)給予抗生素和防止咳嗽的藥物，從而阻止疾病傳播。”


相反，他補(bǔ)充道，這種分子可能用于幫助患者在有益的情況下咳嗽，比如患上囊性纖維化的或需要呼吸管的患者。給予有助于咳嗽的助劑可以幫助緩解患者肺部粘液的堆積。