Science Advances:免疫细胞合作,“撒网”杀死细菌

【字体: 时间:2021年09月17日 来源:Science Advances

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  就像蜘蛛捕捉猎物一样,我们的免疫系统细胞合作捕捉并“吃掉”细菌。9月10日发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的新发现的抗菌机制,可能会激发对抗金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和其他细胞外细菌病原体的新策略。

  

就像蜘蛛捕捉猎物一样,我们的免疫系统细胞合作捕捉并“吃掉”细菌。

9月10日发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的新发现的抗菌机制,可能会激发对抗金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,葡萄球菌)和其他细胞外细菌病原体的新策略。

众所周知,中性粒细胞——迁移到感染部位的第一反应免疫细胞——可以自我毁灭并释放其蛋白质和DNA内容物,产生中性粒细胞细胞外陷阱(NETs)。现在,范德比尔特大学的研究人员在博士后研究员安德鲁·蒙蒂思博士的带领下发现,NETs能增强另一种免疫细胞:巨噬细胞的细菌杀伤能力。

范德比尔特感染、免疫和炎症研究所主任Eric Skaar博士说:“中性粒细胞产生的蜘蛛网使细菌无法动弹,巨噬细胞是吞噬和杀死细菌的蜘蛛。”

葡萄球菌——尤其是耐抗生素的葡萄球菌——是医院获得性感染、传染性心脏病以及形成脓液的皮肤和软组织感染的主要原因。

中性粒细胞和巨噬细胞都是吞噬细胞,以吸收细菌和产生抗菌肽、活性氧和其他酶来对抗感染而闻名。NET generation (NETosis),被认为是一种程序性细胞死亡的形式,是最近发现的一种中性粒细胞抗菌策略,Skaar说。释放的中性粒细胞DNA创造了一个粘滞的陷阱,也布满了抗菌肽。

Monteith和他的同事利用动物和体外模型系统中NETosis增加的中性粒细胞来研究NETs的生物学功能。他们发现,在隔离条件下,NETosis的增加并没有为中性粒细胞提供杀伤优势。但当巨噬细胞存在时,NET的形成增强了巨噬细胞的抗菌活性,这是通过增加被困在NET中的葡萄球菌的吞噬作用以及中性粒细胞抗菌肽来实现的。

“巨噬细胞最终不仅拥有自己的抗菌武器库,还拥有中性粒细胞的抗菌武器库,它们都在同一个隔间里杀死细菌,”Skaar说。

NETosis的增加也促进巨噬细胞杀死其他细菌病原体,包括肺炎链球菌和铜绿假单胞菌。结果表明,中性粒细胞/ net -巨噬细胞合作是一种广泛应用的免疫防御机制。

研究人员还表明,消除一种可以切断DNA的葡萄球菌核酸酶,会使细菌对net巨噬细胞的杀伤更加敏感。

斯卡尔说:“似乎像葡萄球菌这样的细胞外病原体已经进化出了分泌核酸酶,所以它们可以切断这些网——切断蜘蛛网并逃跑。”

阻断核酸酶可使病原体对net介导的杀灭更敏感,可能是一种很好的抗菌治疗策略。Skaar说,这种“抗病毒”方法可以让吞噬细胞和其他免疫细胞发挥作用,杀死细菌。

他说:“科学家们对抗病毒策略的想法感到兴奋,因为我们对细菌的毒性机制了解很多,可以想出创造性的方法来抑制它们。”然而,目前的药物研究侧重于直接杀死细菌的药物,而不是削弱细菌的毒性。

Monteith, Skaar和同事们正在继续探索NETosis的问题,包括中性粒细胞如何以及何时选择这种细胞死亡形式。他们还对NETosis的个体差异——可能是因为遗传变异或疾病状态——如何影响感染感兴趣。例如,在某些自身免疫性疾病患者中,NETosis的减少可能会增加葡萄球菌感染的易感性。

DOI

10.1126 / sciadv.abj2101

Neutrophil extracellular traps enhance macrophage killing of bacterial pathogens


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