Nature:新发现的细胞防御系统,竟是由外泌体充当“诱饵”

来源:生物探索

纽约大学格罗斯曼医学院的科学家在人和动物细胞中发现了一种“诱饵”机制,可以保护它们免受细菌等外来入侵者释放的潜在危险毒素的伤害。暴露于细菌的细胞会释放出微小的、蛋白包裹的囊泡,称为外泌体,它们像诱饵一样与细菌毒素结合并中和其作用,有助于保持细胞安全。文章于3月4日在线发表在《Nature》杂志上。

Nature:新发现的细胞防御系统,竟是由外泌体充当“诱饵”

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2066-6

破坏宿主细胞质膜的成孔毒素的产生是细菌病原体(如耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌,MRSA)的常见毒力策略,但尚不清楚宿主是否具有能够在感染过程中中和成孔毒素的先天免疫机制。先前的研究已显示了细菌毒素在感染过程中如何与细胞结合,自噬蛋白ATG16L1对于保护编码α-毒素的MRSA菌株是必需的,α-毒素是一种成孔毒素,与多种靶细胞和组织的表面上的金属蛋白酶ADAM10结合。

这项新研究证明了ATG16L1和其他ATG蛋白通过在外泌体上释放ADAM10介导了针对α-毒素的保护作用,细菌DNA和CpG DNA诱导分泌带有ADAM10的外泌体充当结合多种毒素的清除剂,在体外保护宿主细胞,并提高了感染MRSA的小鼠的体内存活率。

Nature:新发现的细胞防御系统,竟是由外泌体充当“诱饵”

电子显微镜图像显示“外泌体”(黄色)吸收了细菌(蓝色)释放的毒素(紫色),该细菌正试图杀死人的肺细胞(绿色)。图片来源:Nature

研究人员将MRSA注射到健康小鼠体内,通过注射从感染相同细菌的小鼠体内提取的外泌体来增强小鼠的体质,从而使其寿命延长至两倍,而仅注射MRSA的小鼠全部死亡。在小鼠和人类细胞的其他实验中,当外泌体的生成被化学和/或遗传阻断时,细胞全部死亡,证明了这些外泌体在细胞存活中所起的关键作用。

Nature:新发现的细胞防御系统,竟是由外泌体充当“诱饵”

外泌体可抵抗细菌毒素

研究人员称,这种细胞防御系统在包括人类在内的哺乳动物中很常见,并且可能有助于解释为什么多达五分之一的美国人的身体上存在MRSA,却只有不超过万分之一死于感染。外泌体的作用就像海绵,可以在一段时间内阻止毒素攻击细胞,这种防御机制也为其他广泛公认的免疫防御机制(例如细菌攻击性T细胞或抗体)赢得了一些时间,来直接对抗感染。

这一研究结果不仅增加了哺乳动物抵抗感染的知识,而且还提出了增强免疫系统的新策略,可以通过向体内注射人造外泌体以吸收毒素或通过增加外泌体的产生来增强人体的防御能力。

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参考资料:

[1] Decoy exosomes provide protection against bacterial toxins

[2] Decoy exosomes provide protection against bacterial toxins

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