单打独斗通常敌不过团队合作,这道理似乎连低等微生物也“懂”。最近瑞士团队发现,个别霍乱弧菌不仅会聚集形成“生物膜”(biofilm)以防御宿主免疫系统攻击,还能反守为攻“毒杀”免疫细胞。研究 6 月刊登于权威生物医学期刊《细胞》。
霍乱弧菌(Vibrio cholerae)是经食物和饮水传播的病菌,能引发腹泻和呕吐,严重时会脱水甚至死亡。霍乱弧菌分泌“霍乱毒素”(cholera toxin)会诱发肠道细胞大量分泌水分和电解质,是导致腹泻和脱水的主因。此外,大量霍乱弧菌能紧密附着肠道细胞表面并聚集形成“生物膜”(biofilm)膜状构造,能有效对抗宿主免疫系统并加速繁殖。
细菌、真菌、藻类等微生物都能聚集形成生物膜,还会分泌多种蛋白质、多醣类、和脂质等胞外聚合物(EPS),使生物膜结构更稳固。EPS还能遮蔽免疫细胞辨识细菌,且巨大生物膜结构能使免疫细胞难吞噬细菌,因此形成生物膜后的病菌比单独一个更难对付。
团队想深入研究免疫细胞与霍乱弧菌的关系,从人类血液分离出T细胞、自然杀手细胞、B细胞和巨噬细胞,然后与霍乱弧菌一起培养。发现细菌竟迅速附着于免疫细胞表面并聚集、繁殖形成厚厚的生物膜,几小时后,被细菌团团围住的免疫细胞就死了,生物膜也解散寻找其他“猎物”。
团队进一步研究霍乱弧菌生物膜如何影响免疫细胞。结果发现,生物膜无法限制免疫细胞分泌的细胞激素扩散至周围,所以不会阻碍发炎反应诱发。但免疫细胞表面生物膜的霍乱弧菌会大量释放一种溶血毒素(HlyA),且毒素扩散会被生物膜限制,所以浓度很高,溶血毒素会打穿免疫细胞表面使之破裂死亡。
生物膜一直被科学家视为微生物对付环境压力的防御机制,微生物可相互合作增加抵抗力。生物膜提供屏障,还能降低微生物暴露于抗生素,导致抗生素效果不如预期。此次研究显示霍乱弧菌的生物膜不仅是种保护措施,还有攻击性,就像自然界猎食者与猎物的关系,有时可能角色互换,扮演杀病菌的免疫细胞反成受攻击目标。
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