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抗生素耐药问题严峻，研究人员开展 “核糖体靶向抗生素对人 T 细胞影响” 的研究。发现替加环素（tigecycline）对 T 细胞毒性大，它结合线粒体核糖体抑制翻译等。该研究为解释抗生素抗炎作用及设计提供依据。
在生命的微观战场上，抗生素与细菌的对抗持续上演。随着时间推移，细菌逐渐进化出各种耐药机制，这使得寻找新型抗菌药物以及改良现有药物变得刻不容缓。四环素类药物作为抑制细菌蛋白质合成的重要武器，在临床应用中发挥着关键作用，然而，它却有着让人头疼的 “副作用”。比如四环素在治疗疾病时，会带来肾毒性和肝毒性，还会产生抗炎效果，虽然在一些慢性炎症性皮肤病、自身免疫性疾病和神经退行性疾病患者身上，这种抗炎作用带来了一定益处，但总体上它对人体正常生理功能的干扰不容忽视。此外，氯霉素在治疗脑膜炎、霍乱和伤寒等疾病时，也会引发骨髓抑制的问题。
线粒体作为细胞的 “能量工厂”，拥有自己的基因组和独特的核糖体 —— 线粒体核糖体（mitoribosomes） 。线粒体核糖体负责合成氧化磷酸化（OXPHOS） 相关的亚基，以产生细胞活动所需的能量 ATP。它与细菌核糖体在结构上有诸多相似之处，这就导致细菌蛋白质合成抑制剂很可能会误伤到线粒体核糖体，干扰线粒体的正常功能。近年来，人们逐渐认识到线粒体在免疫系统中扮演着多面手的角色，它通过代谢重编程和先天信号传导，决定着免疫细胞的效应功能和命运。尤其是未成熟的淋巴细胞，它们高度依赖 OXPHOS 来实现克隆性扩张，进而建立有效的免疫反应。因此，研究核糖体靶向抗生素对人体 T 细胞的影响就显得尤为重要。
来自西安交通大学第一附属医院和卡罗林斯卡学院等机构的研究人员，针对这一问题展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们揭示了替加环素（tigecycline）对人 T 细胞的毒性作用机制，这一发现对于理解抗生素的副作用以及指导新型抗生素的设计意义非凡。
研究人员在开展这项研究时，运用了多种先进的技术方法。在细胞实验方面，通过细胞活力测定实验，观察不同抗生素处理后细胞的存活情况；利用代谢标记和蛋白质印迹技术，分析线粒体和胞质翻译的变化；借助 Seahorse MitoStress 测试，检测细胞的耗氧率，评估 OXPHOS 能力。此外，为了深入了解替加环素与线粒体核糖体的相互作用，研究人员采用了单颗粒冷冻电镜（cryo-EM）技术，解析替加环素 - 线粒体核糖体复合物的结构。在样本来源上，使用了来自匿名健康献血者的外周血单个核细胞（PBMCs） 以及 Jurkat T 细胞系等。
下面来详细看看研究的具体结果：
- 四环素类药物对淋巴细胞存活的影响：研究人员首先比较了氯霉素和多西环素对永生 Jurkat T 细胞和 HeLa 细胞存活的影响，发现氯霉素能降低两种细胞系的存活率，而 Jurkat T 细胞对低浓度多西环素更为敏感。随后，研究人员进一步研究了包括替加环素在内的多种四环素类药物，结果显示，在 Jurkat T 细胞和 PBMCs 中，替加环素对细胞存活的负面影响最大。与其他常用的细菌蛋白质合成抑制剂相比，替加环素对 PBMCs 的毒性也最为显著。不同细胞系对同一化合物的敏感性存在差异，HeLa 细胞对 10 μM 替加环素相对耐药，而 Q/D 对其存活影响较大。
- 替加环素对氧化磷酸化和原发性 T 细胞扩增的影响：为探究替加环素对线粒体核糖体功能的影响，研究人员在 Jurkat T 细胞中进行代谢标记实验，发现替加环素和 Q/D 在 5 μM 时就能抑制线粒体翻译，而对胞质翻译影响较小。在原发性人 T 细胞中，通过 Mito - FUNCAT - FACS 实验也证实了替加环素对线粒体翻译的抑制作用。蛋白质印迹分析表明，替加环素处理后，OXPHOS 复合物中 I、III 和 IV 的亚基水平下降，导致核 - 线粒体蛋白失衡。Seahorse MitoStress 测试显示，替加环素降低了 T 细胞的基础、ATP 偶联、最大和备用耗氧率。此外，替加环素还抑制了 T 细胞激活标记 CD25 的表达，减少了原发性 T 细胞的扩增，且对不同 T 细胞亚群的增殖均有抑制作用。
- 替加环素 - 线粒体核糖体复合物的结构测定：研究人员利用 cryo - EM 技术，解析了替加环素与从 Jurkat T 细胞中分离的 55S 线粒体核糖体复合物的结构。结果发现，替加环素在人线粒体核糖体上有三个结合位点，分别位于小亚基（mtSSU）和两个不同位置的大亚基（mtLSU）上。这与之前在细菌核糖体上发现的单一结合位点形成鲜明对比。
- 替加环素结合位点的功能分析：在 mtSSU 上，替加环素与螺旋 34 相互作用，阻止氨酰 - tRNA 结合到 A 位点，其结合方式与四环素类药物和细菌小亚基的结合类似。在 mtLSU 的螺旋 71 上，存在一个独特的替加环素结合位点（mtLSU site - 1） 。为了形成这个结合位点，该区域的核苷酸需要发生显著的构象变化，而细菌核糖体中该区域的甲基化可能会阻止抗生素结合。替加环素结合到 mtLSU site - 1 可能会阻碍线粒体核糖体的回收以及 tRNA 从 A 位点到 P 位点的转位。此外，替加环素还结合到 mtLSU 的肽基转移酶中心（PTC） ，虽然其在该位点的占有率较低，但它可能会阻碍新生肽链的延伸。
在研究结论和讨论部分，研究人员发现替加环素对人 T 细胞系和原代细胞具有毒性，这主要是因为它能高效结合线粒体核糖体的三个位点，从而抑制线粒体翻译的多个阶段。与细菌核糖体相比，替加环素在线粒体核糖体上有更多的结合位点，这表明它对线粒体翻译的抑制作用更强。研究还首次解析了人淋巴样细胞来源的线粒体核糖体结构，发现其结合位点特征在哺乳动物中可能是保守的，但不同细胞类型对替加环素的反应存在差异。这一研究为解释四环素类药物的抗炎作用提供了分子机制，有助于指导抗生素和 OXPHOS 抑制剂的设计。未来的研究需要进一步探究抗生素在体内对不同细胞的影响，以及它们如何影响病原体清除、免疫反应和组织修复等过程。同时，还需要深入研究替加环素结合位点的特异性和功能，为开发更安全有效的抗生素提供理论依据。
