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研究表明肺炎细菌如何侵入体内

2019-01-14 11:56:07 • 来源：

如果你得了肺炎，甚至感染了切口，你的身体现在就是一个战区。当你的免疫系统与入侵的细菌作斗争时，这场战争的结果可能取决于不是基于导弹或炸弹的微观军备竞赛，而是基于一个基本要素：铁。现在，密歇根大学医学院的科学家表示，他们已经弄清楚铁的竞赛实际上是如何增加我们面临的一个最危险的微观敌人肺炎克雷伯氏菌的风险。他们在患有肺炎的小鼠身上发现了这一发现。

研究表明肺炎细菌如何侵入体内

肺炎克雷伯菌已经找到了如何克服我们最好的防御 - 在某些情况下，包括我们所有最强大的抗生素。这是住院患者中出现感染的第三大常见原因，并导致肺炎，尿路感染，伤口感染和血流感染。它以抗药性最强的形式被认为是耐碳青霉烯的肠杆菌科细菌之一，也就是所谓的“噩梦细菌”。新发现可能有助于寻找与之抗争的药物，以及其他“超级细菌”。

铁清除 - 等等

在mBio期刊的一篇新论文中，由Michael Bachman，MD，Ph.D。领导的团队。报告细菌发出微小的铁清除分子后会发生什么。

这些分子被称为铁载体，长期以来一直被认为是细菌通过附着在铁上并从我们身上偷走而聚集生长和繁殖所需的珍贵元素的一种方式。

来自肺炎克雷伯氏菌的铁载体在吸铁方面比我们自己身体产生的蛋白质强数百倍。更重要的是，细菌会产生一种我们的防御系统无法抵消的铁载体。

但巴克曼和他的同事表明，细菌铁载体不仅仅是抓铁。他们的实验表明，肺炎克雷伯菌实际上使用这些分子来帮助它们侵入身体其他部位超出其初始进入点，并引起我们自身免疫系统引起的炎症。

密歇根大学病理学助理教授巴赫曼说：“这种细菌已经进化出了获取铁的新方法，结果表明它所使用的机制也会在感染过程中引起细胞应激。” “这种反应引发了一种免疫反应，告诉我们的身体抵抗感染，但它也激活了一种机制，让细菌逃逸并传播到身体的其他部位。”

这种机制，一种叫做Hif-1alpha的蛋白质，通常可以帮助我们的身体对低氧或低铁做出反应。但当肺炎克雷伯菌铁载体激活它时，它会使感染恶化。究竟怎么还是个谜。

Bachman 在他作为UM Health System临床微生物学家的工作中看到了肺炎克雷伯菌对患者的影响，他是临床微生物学的副主任。这促使他在实验室里研究它，尽管他指出现在说这个发现如何用于帮助患者还为时过早。

一种有希望的途径可能是制定策略以防止细菌首先发出铁载体 - 或者使用铁载体将抗生素带回细菌细胞。或者，甚至可以创建基于铁载体的疫苗来教导免疫系统攻击他们作为入侵者。

与此同时，他和包括微生物学和免疫学主席Harry Mobley博士在内的其他人正在通过UM的Host Microbiome Initiative追求更广泛的目标。使用一种称为转座子测序的先进遗传技术，他们正在努力找出肺炎克雷伯氏菌和其他超级细菌绝对需要哪些基因来引起感染。

他们是怎么做到的

为了弄清铁载体对肺炎克雷伯菌感染的双重作用，巴赫曼和他的同事们必须弄清楚如何制造不会繁殖的细菌，同时还能产生铁载体。他们能够以保持铁负载的铁载体回到细菌细胞并促进生长的方式使细菌发生变异。这样，小鼠体内的细菌数量保持不变，但研究人员可以研究铁载体的作用。

他们预计，如果铁载体从小鼠的肺组织中抓取足够的铁并且将小鼠作为必需元素，那么小鼠的细胞就会响应。实际上，他们发现小鼠免疫系统是由铁载体直接触发的，导致细胞因子释放，这些细胞因子可以吸引抗感染细胞并导致炎症。Hif-1alpha的激活是其中的一部分 - 因为小鼠细胞感觉铁供应量低。

因此，研究小组想出了如何消除小鼠肺部细胞中的Hif-1alpha-并且表明在这些小鼠中，大多数细菌无法从肺部逃逸到脾脏。但是在制造Hif-1alpha的小鼠中，更多的肺炎克雷伯氏菌细菌扩散到身体的其他部位，使感染更加严重。

“这项工作为我们提供了以铁载体生产为目标的动力，而不仅仅是对它们的吸收，”巴赫曼说。“现在我们知道细菌只是通过分泌它们来引起细胞压力，如果我们中和它们，我们就可以防止这些影响。”

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