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Science:抵抗细菌侵犯的神器——皮肤下的脂肪细胞

就皮肤感染而言,健康和强大的免疫应答很大程度上可能取决于存在于皮肤下的是什么。在发表于2015年1月2日《科学》(Science)杂志上的一篇新研究论文中,来自加州大学圣地亚哥医学院的研究人员报道了一项惊人的研究发现:皮肤下的脂肪细胞帮助保护了我们免受细菌侵犯。

加州大学圣地亚哥医学院皮肤病学教授及主任Richard Gallo博士,以及同事们揭示出了皮肤脂肪细胞从前未知的功能:它们生成了一些抗菌肽(Antimicrobial Peptide)来帮助抵御入侵的细菌和其他病原体。

Gallo说:“过去人们认为,一旦皮肤屏障遭到破坏,就由中性粒细胞和巨噬细胞一类的循环(白)血细胞负全责来保护我们防止败血症。”

“但将这些细胞招募到损伤部位需要时间。我们现在证实,脂肪干细胞负责保护了我们。这完全出人意料。此前人们并不知道,脂肪细胞能够产生抗菌肽,更不要说它们生成的抗菌肽几乎和中性粒细胞一样多。”

人体对微生物感染的防御是复杂、且多层次的,涉及许多的细胞类型,以出现中性粒细胞和单核细胞吞噬病原体作为终结。

但在这些循环白血细胞到达现场之前,机体需要速发性免疫反应来对抗许多微生物发生快速增殖。这项工作通常是由位于感染区域中的上皮细胞、肥大细胞和白细胞来完成。

金黄色葡萄球菌是一种常见菌,是人类皮肤和软组织感染的主要原因。抗药性金黄色葡萄球菌的出现是全世界的一个重大临床医学问题。

Gallo实验室此前发布的一些研究工作,观察发现了在皮肤的脂肪层中存在着金黄色葡萄球菌,因此研究人员想看看皮下脂肪是否在防止皮肤感染中发挥了作用。

论文的第一作者张凌(Ling Zhang,音译)博士将小鼠暴露于金黄色葡萄球菌之下,在数小时内检测到了感染位点脂肪细胞的数量和大小均显著增高。更重要的是,这些脂肪细胞生成了高水平的称作为CAMP的一种抗菌肽(AMP)。抗菌肽是先天免疫反应利用来直接杀死入侵细菌、病毒、真菌和其他病原体的一类分子。

Gallo说:“抗菌肽是我们对抗感染的第一道天然防线(延伸阅读:Science医学:抗感染的新途径 )。它们在进化上相当古老,所有生物体均利用它们来保护自身。”

“但人们也日益清楚地认识到,在人体中抗菌肽尤其是CAMP的存在是一把双刃剑。CAMP过少,人们会频繁遭受感染。最好的例子就是特应性湿疹(一种反复发作的、瘙痒性皮肤病)。这些患者频繁经受葡萄球菌和病毒感染。但太多的CAMP也是坏事。有证据表明,过量的CAMP可以驱动自身免疫性疾病和其他一些炎症疾病,如红斑狼疮、银屑病和红斑痤疮。”

通过在无法有效生成脂肪细胞或脂肪细胞通常无法表达充足抗菌肽,尤其是CAMP的小鼠中分析金黄色葡萄球菌感染,科学家们证实了他们的研究结果。他们发现在所有情况下,小鼠都会经受更频繁和严重的感染。

进一步的测试证实,脂肪细胞也可生成抗菌肽,表明在啮齿类动物和人体中的这一免疫反应相似。有趣的是,相比体重正常的受试者,肥胖受试者的血液中具有更多的CAMP。

Gallo说,这些研究发现的潜在临床应用还需要进一步的研究确认。

“肥胖或胰岛素抵抗可以导致成熟脂肪细胞抗菌肽生成缺陷,使得对感染更加敏感,但太多的抗菌肽会引发不健康的炎症反应。”

“我们现在知道了免疫反应谜题的这部分是关键。它为研究开启了一些奇妙的新选择。例如,当前设计用于糖尿病患者的一些药物,可能会让需要增强这方面免疫的其他人获益。相反,这些研究发现或许还可以帮助研究人员了解与肥胖相关的疾病,并开发出一些优化医疗的新策略。”

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