根據掃描電子顯微鏡圖像生成的單核細胞增多性李斯特菌的三維圖像。
近日，來自澳大利亞新南威爾士大學的一項新研究表明，當免疫系統檢測到細菌感染的危險時，人體中最易受細菌感染侵襲的細胞會通過重組表面的膽固醇來保護自己。相關論文於4月13日發表在《自然·微生物學》雜誌上，可能會為不使用抗生素的感染治療提供新的策略。
科學家們早就知道，腸、肺和其他部位的粘膜在保護身體免受系統性感染方面起著關鍵作用。但是，我們對免疫系統究竟如何增強粘膜上皮細胞的防禦性能從而阻止細菌入侵的機制還知之甚少。
由於粘膜上皮附近存在大量的免疫細胞（如巨噬細胞），研究人員推測，這些細胞可能會在免疫系統檢測到威脅時，分泌一種分子來幫助上皮細胞增強防禦。為了驗證這一假設，研究人員將上皮細胞與活化巨噬細胞共培養，然後加入致病性的單核細胞增多性李斯特菌。結果發現，與巨噬細胞共培養顯著增加了上皮細胞對抗感染的能力。
當科學家們進一步探究巨噬細胞的基因活動時發現，一種被稱為膽固醇25-羥化酶（CH25H）的基因在面對李斯特菌感染時會變得更加活躍。進一步的實驗表明，該基因產生的小分子是預防上皮感染的關鍵。CH25H在膽固醇代謝中具有重要作用，它會改變疏水性的膽固醇，產生微溶於水的25-羥基膽固醇（25HC）。25HC能夠調節細胞中膽固醇的含量，降低膽固醇合成相關基因的活性，並激活將膽固醇轉化為可儲存形式的酶。
令人驚訝的是，當研究人員用25HC處理上皮細胞時，細胞中的總膽固醇含量並沒有顯著的變化。然而，通過使用兩種不同類型的傳感器分子（一種能夠檢測附著在細胞表面的可接近性膽固醇，另一種能夠檢測不可接近性膽固醇），研究人員發現，25HC消耗了細胞表面的可接近性膽固醇，將它們拉入到了細胞內。德克薩斯大學的分子遺傳學副教授Arun Radhakrishnan說：“在25HC處理上皮細胞的一個小時內，細胞表面的可接近性膽固醇被嚴重消耗。四個小時後，這些膽固醇則完全消失了。”
德克薩斯大學的微生物學教授Neal M. Alto說，可接近性膽固醇的消耗對於保護上皮細胞免受李斯特菌的侵襲至關重要，這極大地增強了細胞的防禦能力。當研究人員通過酶處理將細胞表面的不可接近性膽固醇轉化為可接近形式時，這些細胞則再次變得對細菌易感。
這種防禦機制不僅對李斯特菌有作用，而且對另一種細菌病原體——弗氏志賀菌也有作用，突出了這種保護機制的廣譜性。科學家們接下來將進一步研究這一現象背後的機制，希望能夠找到這一途徑中的藥物靶點。此外，科學家們還計劃測試這種保護機制是否也適用於病毒感染。Alto說：“更深入地探索這一過程，可能會幫助我們通過操縱膽固醇代謝來增強對病原體的免疫力。”
期刊編號：2058-5276
原文鏈接：
https://www.utsouthwestern.edu/newsroom/articles/year-2020/vulnerable-cells-armor-themselves-against-infection-by-depleting-surface-cholesterol.html
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-04/usmc-vca041320.php
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