新的研究解释了致命细菌的非凡弹性

马里兰大学的研究人员已经确定了致病性细菌铜绿假单胞菌如何使用张力激活的膜通道来阻止自身在突然暴露于水时膨胀和破裂。这项研究将于4月19日在“普通生理学杂志”上发表，该研究有助于解释这种细菌 - 医院获得性感染的主要原因 - 如何在各种不同的环境中持续存在。

铜绿假单胞菌是一种非常适应的细菌。它自然发生在土壤和淡水中，但它也可以在医疗设备的潮湿表面上茁壮成长，导致免疫功能低下或其他易受伤害的患者的机会性感染，导致危及生命的疾病，如肺炎或败血症。

铜绿假单胞菌适应性的一个原因是它能够承受其环境含水量的突然变化。例如，降雨对细菌造成了问题，因为它会稀释细胞周围的培养基，促使水通过渗透进入细胞。这种“渗透性下降”会导致细胞膨胀并破裂，但是一些细菌，包括肠道细菌大肠杆菌，在细胞膜中携带机械敏感通道，一旦细胞开始膨胀就会打开，让小溶质分子 - 或渗透物 - 离开细胞，以减少驱动水流入的渗透梯度。大肠杆菌携带两种类型的机械敏感通道。当溶胀导致低张力时，MscS通道释放适量的渗透物。MscL通道在较高的张力水平下被激活以释放更大量的渗透物。

马里兰大学的Sergei Sukharev及其同事发现，铜绿假单胞菌可以耐受比大肠杆菌大得多的渗透压休克。铜绿假单胞菌细胞对水的渗透性较低，并且在释放渗透物时更快。较低的水渗透性使细胞有更多的时间来应对渗透性下伏，而更快的渗透物释放使细菌在28毫秒内损失高达其干重的20%。

研究人员确定铜绿假单胞菌表达一种MscL和两种MscS型通道。MscL型通道占优势并且在铜绿假单胞菌膜中以比其在大肠杆菌膜中的等同物更高的密度存在，允许铜绿假单胞菌细胞释放更大量的渗透物。但是两个MscS型通道也很重要;它们在细胞膨胀时更早被激活，并且通过释放适量的渗透物，它们可以降低膜张力并防止MscL通道释放比所需更多的渗透物。

“这些结果让我们更接近机械理解对渗透性下伏的生理反应，”Sukharev说。“与肠道大肠杆菌相比，它们也有助于解释高适应性铜绿假单胞菌的高渗透稳定性。”

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