為了傳染更多人,你不知道這種細菌多主動!
2020年04月14日09:27

  來源:學術經緯

  咳!咳咳!

  最近這段時間,我們對咳嗽聲格外敏感。伴隨著咳嗽,口中噴出無數飛沫,而正在全世界擴散的新冠病毒,常常以這種方式從一個感染者傳給其他健康人。

  除了新近感染人類的新冠病毒外,還有多種病原體也會借助咳嗽在人與人之間播散,比如我們熟悉的流感病毒,還有引起結核病的結核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)。

▲結核杆菌三維圖(圖片來源:123RF)
▲結核杆菌三維圖(圖片來源:123RF)

  結核病可能是人類最古老的一種傳染病,過去被稱為白色瘟疫、癆病。如今,全球每年因結核病死亡的人數多達130萬。被結核菌感染的人數就更多了。全球70億人當中,差不多有1/4人的體內隱藏著活的結核菌,一生中有5%~10%的機會變成結核病人。

  最近,一項針對結核分枝杆菌的新研究,讓我們見識到了這種致病細菌促進自身傳播的“主動性”,也讓我們對結核病的咳嗽症狀有了全新的理解。主導這項研究的是美國德克薩斯大學西南醫學中心(UTSW)的傳染病學和微生物學專家,相關論文發表於頂尖學術期刊《細胞》。

  人們早就知道,持續咳嗽是肺結核的一種主要症狀,並且肺結核主要通過咳嗽傳播。至於為什麼會咳嗽,過去普遍的理解,是細菌感染引起了肺部炎症,炎症刺激了咳嗽。

  然而,這項最新研究有了全然不同的發現,科學家們首次查明,結核杆菌竟然會產生一種分子,直接刺激氣道的神經,從而引起咳嗽。

  研究人員在豚鼠身上開展了實驗。一百年前,科學家就發現,這種可愛的小動物也會感染結核菌,長久以來它們為研究結核病做出貢獻。不過,結核病是否會引起豚鼠咳嗽?過去並不清楚。為此,研究人員把感染了結核菌的豚鼠放在特製的籠子裡,記錄咳嗽引起的壓力和全身容積變化,確認感染肺結核的豚鼠也會咳嗽,並且咳嗽次數明顯多於那些沒有感染的同伴。

▲實驗驗證,感染結核菌也會讓豚鼠咳嗽(圖片來源:參考資料[1])
▲實驗驗證,感染結核菌也會讓豚鼠咳嗽(圖片來源:參考資料[1])

  為了確認結核菌是否會產生引起咳嗽的物質,研究人員從這種細菌中提取出了各種成分進行測試。首先,他們測試這些成分本身會不會引起豚鼠咳嗽。其次,他們在實驗室里培養了痛覺神經細胞(我們在發生咳嗽反射時,這類神經細胞在肺部負責觸發咳嗽),看看哪些成分會刺激痛覺神經細胞。

  利用這種策略,研究人員最終找到了一種分子sulfolipid-1(簡稱SL-1)。這是一種結構複雜的脂質分子,為致病性結核分枝杆菌所特有,存在於細菌細胞表面。SL-1就像疼痛反應的觸發器,可以刺激人體痛覺神經細胞。

  為進一步驗證結核杆菌產生的成分會直接刺激咳嗽,研究人員對結核杆菌進行改造,使它們失去合成SL-1的能力。再用這些不產生SL-1的細菌去感染豚鼠,果然,豚鼠儘管出現了所有其他的典型肺結核症狀,卻沒有咳嗽!這些結果進一步證明,結核菌產生的SL-1才是咳嗽背後的罪魁禍首,

▲本研究示意圖(圖片來源:參考資料[1])
▲本研究示意圖(圖片來源:參考資料[1])

  不過,細菌在促進自身傳播時採取主動,我們在預防疾病傳播時可以更主動!科學家們由此提出了針對性控製結核病的新思路。研究者指出,如果後續研究能夠證明抑製咳嗽不會對感染者有害,那麼開發一種抑製SL-1產生的藥物,將有可能阻止結核病的傳播。

  “活動性肺結核患者即便在接受適當治療的情況下也會接連數月咳嗽並傳播疾病。”通訊作者Michael Shiloh教授總結說,“也許有一天,醫生將抗生素和預防咳嗽的藥物聯合起來使用,可以減少讓肺結核通過咳嗽進行的傳播。”

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