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炸天了:每天有300亿个细菌病毒进入人体 精选

已有 4234 次阅读 2017-11-21 21:39 |系统分类:海外观察

第一次世界大战期间1915年,细菌学家弗雷德里克·图尔特(Frederick Twort)在战士兵粪便细菌中发现了噬菌体,这是一种细菌病毒,能在细菌体内繁殖并杀死细菌。噬菌体后来成为重要模式微生物,导致DNA双螺旋结构的发现,奠定了分子生物学的基础。

100年过去了,科学家在许多不同来源,如海洋和土壤内细菌中都发现这种病毒的踪迹,现在科学家再次发现细菌噬菌体对人类身体健康也具有重要意义,每天人体可以通过肠道吸收300亿个噬菌体。最新研究论文发表在mBio.


虽然这些病毒最终会怎么样还不了解,但这一研究和最近的相关研究让科学家开始认真考虑噬菌体组学,体内这种数目巨大的噬菌体是否会影响我们的生理功能,如调节免疫系统功能。论文作者澳大利亚墨尔本莫纳什大学噬菌体研究人员杰里米•巴尔说,基础生物学教科书认为,噬菌体不会影响真核细胞。他现在确信,这彻头彻尾的是废话。

几十年来多数关于噬菌体的医学研究,集中于利用能特异性杀死细菌的特征,把噬菌体作为对付细菌治疗细菌感染的工具。这方面前苏联一些国家有比较多的研究。也有许多令人信服的成功案例,但是噬菌体疗法希望进入标准的临床治疗方法。

巴尔教授早期的研究表明,噬菌体本身可以帮助身体免受病原体侵害。从珊瑚到人类,他发现噬菌体在粘液层含量是四倍多,就像保护我们的牙龈和肠道一样,在邻近环境中也是如此。研究发现,噬菌体蛋白质壳可以结合粘蛋白,与水一起形成粘液分泌分子。

这是噬菌体和宿主动物来说是互惠互利的,集中在黏液中让噬菌体有机会感染更多细菌,让宿主避免特异性细菌靠近和感染宿主细胞。巴尔用一系列体外研究表明,病毒具有帮助宿主免受特异细菌感染的作用,给宿主提供了特定免疫力。

最新研究发现,这些噬菌体可以从肠道粘液进入人体。在培养条件下,人类上皮细胞会吸收噬菌体并将其运输到内部。这种运输的分子机制仍然不清楚,但研究人员发现细胞内囊泡封闭的病毒。更重要的是,这些人体组织官腔侧细胞,一直能主动摄取噬菌体,并持续将它们释放到组织侧,这显然是一种主动运输噬菌体的过程。从培养细胞摄取噬菌体的速度来估算,人体每天可以摄取300亿个噬菌体。


(看来这些细菌的病毒能主动进入人体细胞,难道这些噬菌体也能“感染”人类细胞?)

波兰科学院弗罗茨瓦夫免疫学和实验治疗研究所分子生物学家克里斯蒂娜·达布罗斯卡说,这项新研究“很好”展示了噬菌体如何进入人体。但她提醒说,培养皿不同于活体动物的肠道,巴尔实验的一些细胞是癌细胞,与正常细胞相比,可能具有不同的噬菌体摄取能力。

噬菌体进入我们的组织,到底要做什么?2004年,Dabrowska等报告,一种特定类型的噬菌体可与癌细胞膜结合,减少肿瘤生长和扩散。几年后,Dabrowska研究生顾问,噬菌体专家Andrzej Gorski指出,噬菌体在注射时会影响小鼠免疫系统,降低T细胞增殖和抗体产生。在小鼠中,甚至可以防止免疫系统攻击移植组织。

巴尔认为,细菌病毒稳定流入人类细胞产生“胞内噬菌体”,可以调节免疫反应。今年由比利时研究人员发表的一项研究成果可能支持这一观点:当从健康人身上采集的白血细胞暴露于五种不同的噬菌体种类时,细胞会产生免疫分子,这些免疫分子可减轻流感症状和炎症。密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院免疫学家赫伯特·维尔京小组发现,2型自身免疫性疾病、1型糖尿病和炎症性肠病的人肠道噬菌体与正常健康人不同。

巴尔推测,这个噬菌体也可能提醒免疫系统存在潜在病原体。细菌感染会带来一波新的噬菌体进入人体,这可能以某种方式触发可能靶向细菌的免疫炎症反应。

巴尔说,一旦科学家了解进入人体噬菌体的作用,就可以开始考虑用噬菌体操纵身体内细菌群落,甚至可控制人体细胞。但他谨慎指出,噬菌体生物才刚刚开始萌芽,鉴于目前对噬菌体和机体相互作用了解很少,噬菌体生物学的医疗应用仍然十分久远。

Nguyen S, Baker K, Padman BS, Patwa R, Dunstan RA, Weston TA, Schlosser K, Bailey B, Lithgow T, Lazarou M, Luque A, Rohwer                              F, Blumberg RS, Barr JJ. 2017. Bacteriophage transcytosis provides a mechanism to cross epithelial cell layers. mBio 8:e01874-17.                              https://doi.org/10.1128/mBio.01874-17.                          



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