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综述:结核分枝杆菌的生物学特性、致病性及其与宿主的相互作用
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月01日 来源:Nature Reviews Microbiology
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(编辑推荐)本篇综述系统阐述了结核分枝杆菌(M. tuberculosis)的生理特征、代谢机制及免疫逃逸策略,揭示了其作为人类历史上致死率最高的病原体如何通过(Granulocytes)粒细胞、(Phagosome)吞噬体损伤修复、(Autophagy)自噬等途径与宿主互作,呼吁加强实验室研究与临床环境的交叉融合,为结核病(TB)防控提供新思路。
自1998年首个结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)基因组发布以来,科学家在解析这一人类历史上致死率最高的病原体生物学特性方面取得重大进展。该综述从生理代谢角度切入,揭示了M. tuberculosis通过精妙的生存策略完成“传播-感染-发病”循环的核心机制。特别关注了其与宿主先天免疫效应器的博弈:粒细胞(Granulocytes)的极化作用、吞噬体(Phagosome)损伤与修复的动态平衡、自噬(Autophagy)通路的劫持以及细胞死亡(Cell Death)途径的调控,这些互作共同决定了感染结局。
随着对无症状潜伏感染(Latent TB Infection, LTBI)传播重要性的认知深化,作者强调需打破实验室研究与真实临床场景的壁垒,将环境因素纳入研究框架。文中指出当前领域存在三大盲区——宿主-病原体-环境三元动态关系的量化建模、代谢脆弱靶点(如13C标记的碳源利用途径)的临床转化、以及免疫干预时机的精准判断。
结核分枝杆菌展现出惊人的环境适应能力:其细胞壁富含分枝菌酸(Mycolic Acid)形成的疏水屏障,能抵抗吞噬溶酶体(Phagolysosome)的酸化压力。最新研究发现,Esx-1分泌系统通过诱导宿主线粒体活性氧(mtROS)爆发,反向激活细菌的抗氧化应激基因(如katG)。在营养胁迫条件下,病原体启动乙醛酸循环(Glyoxylate Shunt)维持基础代谢,这种代谢重编程与其持留性(Persistence)密切相关。
巨噬细胞(Macrophages)与M. tuberculosis的较量犹如一场分子级别的“军备竞赛”:病原体利用脂磷酸酶(SapM)阻断吞噬体成熟,而宿主则通过V-ATPase质子泵酸化吞噬腔。当自噬体(Autophagosome)试图包裹被劫持的吞噬体时,细菌分泌的PE_PGRS效应蛋白可特异性干扰LC3蛋白的脂化过程。在细胞死亡层面,研究发现结核菌能差异调控坏死性凋亡(Necroptosis)与焦亡(Pyroptosis),前者促进细菌扩散,后者则激活保护性免疫。
作者提出三个突破方向:开发模拟肺微环境(如低氧、营养梯度)的类器官模型;建立宿主导向治疗(Host-Directed Therapy, HDT)与抗生素的时序组合方案;利用单细胞测序解析肉芽肿(Granuloma)内菌群异质性。这些创新将助力实现世界卫生组织(WHO)提出的2035年终结结核病(End TB Strategy)目标。
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