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病菌逃避免疫攻击的变身术

最近,美国约翰霍普金斯大学布隆博格公共卫生学院的研究人员发现,最流行的致病真菌,可以通过一种新的途径,抵抗免疫系统的攻击。

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相关研究结果发表在九月七日的《PNAS》,对于“白色念珠菌(Candida albicans,引起阴道酵母菌感染和口腔感染鹅口疮的真菌)一旦进入血液,是如何引发致命感染的?”提供了新的线索。
  

当身体面对感染时,细胞会释放出一种自由基,来杀死病菌。白念珠菌和其他真菌使用铜给一种酶供以燃料,这种酶旨在中和自由基的攻击。但是,一旦身体感知到真菌感染的存在,它就把铜流入血液进行抗争,从而把组织中缺铜的真菌,留在肾脏这样的位置。
  

但是,约翰霍普金斯的团队发现,白色念珠菌并没有因为缺乏铜而挫败,而是逐渐进化到,从利用铜反击自由基,转变到利用金属锰。
  

本文第一作者、布隆博格公共卫生学院生物化学和分子生物学系的Valeria C. Culotta教授指出:“我们发现,在感染过程中,白色念珠菌使用一种非常聪明的适应策略。对于这种病原体在人体内生存能力的了解越多,我们可能就会发现它更多的漏洞。”
  

白色念珠菌一旦进入血液,就有可能对人体产生致命的影响,在那里它会影响肝脏、脾脏和肾脏。免疫系统受损的人,如早产儿、化疗病人和艾滋病病毒感染者,特别容易受到这种真菌的伤害,并可能导致肾衰竭死亡。
  

利用白色念珠菌小鼠模型,Culotta和她的团队试图理解:为什么病原体在铜和锰之间进行切换,以对抗自由基。他们发现了铜在免疫中起着一个令人惊讶的作用——在感染过程中,铜在血液中的水平飞涨,试图用铜中毒杀死病原体。器官——如肾脏,将它们的铜送入血液,从而导致它们的水平下降。
  

如果不是真菌用开关保护自己,故事就会结束。在一次意想不到的转折中,白色念珠菌用以对抗自由基的酶,从一种需要铜的形式,转变为一种需要锰的形式。然后,真菌可以用锰来对抗攻击。
  

Culotta表示:“真菌通过简单的金属切换,笑对这一铜的损失。这种真菌竟然已经进化到适应了这种免疫系统攻击。这使得白色念珠菌,能够在其他生物可能被挫败的时候,得以存活下来。”
  

铜和锰在人体中都是相对少量的。铜主要来自于甲壳类动物,如龙虾和螃蟹,以及生长在含铜土壤中的蔬菜。锰存在于全谷物、坚果、绿叶蔬菜和茶叶中。
  

铜已知可击退细菌的传播。例如,在英国,许多医院都将不锈钢门把手换成铜的。病原菌不能在铜把手的表面生存,从而大大减少了感染的传播。
  

目前的抗真菌药物是在细胞表面发挥作用,以消灭真菌。但是人类对抗真菌药物的耐药性问题日益严重,类似于众所周知的抗生素耐药性问题。正如某些抗生素所发生的情况一样,随着当前抗真菌药物的过度使用,一些真菌已经发生了进化,可能不再对治疗它们的药物作出反应。
  

Culotta表示,未来可能会有一些方法,帮助我们设计药物,破坏白色念珠菌从使用铜基酶到使用锰基酶的这个转换过程。

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