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最新研究推翻巨噬细胞如何杀死细菌的传统观念
动物免疫细胞通过分泌称为活性氧组分的毒素杀死细菌和其他病原体，根据伊利诺伊大学Urbana - Champaign分校最新研究表明。Slauch教授及其同事在研究老鼠对Salmonella typhimurium（鼠伤寒沙门氏菌）――一个普通的食源性致病菌的反应时取得这一发现。几十年来，微生物学家认为巨噬细胞–免疫细胞，能够吞噬有毒细菌和其他病原体– 通过破坏微生物的DNA杀死它们。美国伊利诺伊州大学的一项新的研究证明这是错误的。
这项研究发表在PLoS One杂志上，研究表明巨噬细胞集中其最强有力的毒性物质–称为活性氧（ROS）组分-在细胞质以外的靶上。
巨噬细胞是贪婪的食客，其“吞食”细胞碎片和入侵生物。它们用ROS杀死微生物。所有需氧细胞无意中产生ROS，如果任其发展，ROS可破坏DNA和其他细胞成分，导致细胞死亡。细菌和动物细胞含有特殊的酶，称为超氧化物歧化酶，此酶中和了重要的ROS，称为超氧化物。巨噬细胞利用这些致死性化合物，倾入大量的超氧化物到所吞噬的细菌中以杀死这些细菌。
虽然巨噬细胞直接将ROS对准入侵细菌，但是Salmonella typhimurium – 本研究中所使用的微生物–善于躲避这些防御。S. typhimurium的最致命菌株能够生存，甚至可以在巨噬细胞内部增殖，最终感染更多细胞。
" 假设活性氧组分通过进入细胞质损害DNA来杀死细菌，"负责该研究的医学微生物学教授James Slauch说。"在综述文章和许多免疫教科书中你会一再找到这种说法，但没有真正的数据来支持它。"
为了检验这一假说，Slauch教授及其研究生Maureen Craig观察了作为细菌抵御ROS一部分的超氧化物歧化酶。在S. typhimurium的细胞质中有两种这样的酶，即所谓的SodA和SodB，另外一种SodC在细菌内外膜之间的外胞周质中。
了解这种酶作用的途径之一是看没有该酶时会发生什么，因此研究人员观察了敲除SodA、SodB或者两种酶基因的突变体S. typhimurium。敲除SodA似乎没有影响，但SodB突变体较少能存活且会导致鼠致病。双突变体受损更大。它们比只去除SodB基因的细菌更难在鼠上存活。这些发现提供了基因证据：这两个酶都参与了同一过程， Slauch教授说。
但是，细菌突变体不太可能在鼠上生存的事实没有证明敲除的酶在保护细菌免受小鼠巨噬细胞产生的ROS的伤害， Slauch教授说。
"如果你在实验室有氧环境下培养这些突变体，会得到相同的结果，" 他说。
此外，SodA/SodB突变细菌被深度损害–即使在其巨噬细胞不能产生有效ROS超氧化物的小鼠上。这些结果表明，在细菌细胞质中超氧化物歧化酶最有可能保护细菌免受自己天然产生的ROS的伤害， Slauch教授说。
与此相反，删除编码周质超氧化物歧化酶SodC的基因赋予同样的缺陷，不管细胞质SodA /SodB存在或不存在，这表明它的功能是独立于细胞质的。
此外，缺乏SodC的菌株只在巨噬细胞所产的超氧化物存在时被损害；在缺乏生产超氧化物能力的实验室媒介或者小鼠上没有损害。
这表明，超氧化物和其他活性氧组分没有从巨噬细胞进入细菌细胞质，Slauch教授说。
" 从所有这些数据我们得出结论，在巨噬细胞内最敏感的目标ROS靶位于细胞质外，"他说。"我们不知道这个靶是什么，但显然它不在细胞质中。"
2009年4月
