細菌通過神經系統阻止免疫系統攻擊從而使它而引起廣泛的致命感染

由馬薩諸塞州波士頓哈佛醫學院的科學家領導的一個團隊在研究化膿性鏈球菌對壞死性筋膜炎小鼠的疾病促進策略時發現了令人驚訝的發現。

您可以在即將發表在Cell雜誌上的論文中閱讀這項研究，其中研究人員還提出了兩種可能的治療方法。

如果他們在動物和人體試驗中取得成功，這些治療方法在包含「高度侵入性細菌感染」方面具有巨大的價值。

「壞死性筋膜炎」，高級研究作者，哈佛醫學院微生物學和免疫生物學助理教授Isaac M. Chiu解釋說，「這是一種毀滅性的病症，對於治療來說仍然極具挑戰性，而且死亡率高得無法接受。」

肉食性疾病

肉食性疾病是由於皮下組織嚴重細菌感染引起的，位於皮膚正下方的組織和筋膜，覆蓋體內器官的組織。

這種疾病非常罕見。每年都會影響全球約20萬人，其中包括美國的約1,200人。

感染 - 可能由多種細菌引起 - 不易診斷，並且可能突然發展並迅速蔓延。如果不及時治療，可能導致「多器官衰竭和死亡」，其發生率約為30％。

受傷後，神經系統會向大腦發送一個信號，另一個信號則會向免疫系統發送信號。第一個信號觸發疼痛感，第二個信號告訴免疫系統阻止。

科學家認為，神經元或神經細胞具有指導免疫系統阻止的能力，以防止可能導致健康組織「附帶」損傷的免疫細胞「過度部署」。

邱教授對這種神經系統和免疫系統相互作用如何在肉食性疾病中發揮作用感到很感興趣，因為他發現受影響的患者在癥狀出現之前經常出現過度的疼痛。

難道這種細菌是以某種方式利用這種自然的雙重傷害反應來抑制免疫系統，從而獲得它自己的優勢嗎？

細菌毒素觸發免疫沉默

為了進一步研究這一點，他和他的同事們開發了一種肉食性疾病的小鼠模型，通過向動物注射從感染的人類患者採集的細菌化膿性鏈球菌。

他們使用小鼠模型發現細菌產生的毒素 - 被稱為鏈球菌溶血素S - 是引起疼痛和隨後沉默免疫系統的誘因。

在進一步的測試中，他們給小鼠注射了經過基因工程改造的細菌，以便它們不會產生毒素。雖然它們被感染，但小鼠沒有表現出常見的疼痛，感染也沒有侵入。

研究人員通過將毒素產生能力「重新構建」回到修飾的細菌中，然後將它們引入相同的小鼠中，證實了鏈球菌溶血素S的作用。感染髮展成「全面」的肉食性疾病。

然後研究小組給小鼠一種阻斷毒素的抗體。小鼠的疼痛癥狀明顯減輕，證實細菌鏈球菌溶血素S是觸發物。

基礎分子機制

研究人員進行了進一步的實驗，探索神經系統和免疫系統之間相互作用的基本分子機制。

在這些研究中，他們發現鏈球菌溶血素S觸發神經元向大腦發送疼痛信號。這也觸發免疫系統的另一個信號，導致其分泌神經遞質或化學信使，稱為降鈣素基因相關肽（CGRP），然後阻止免疫反應。

他們還發現CGRP通過停止釋放嗜中性粒細胞並阻斷它們在傷口部位殺死細菌的能力來做到這一點。

「實際上，」Chiu教授指出，「這種神經信號使通常呼籲人體感染戰士遏制感染的警報系統沉默。」

他繼續解釋說，當傷口清潔且沒有感染時，這樣的反應是恰當的 - 你不希望免疫系統進入並激發健康組織，試圖處理那些不存在的感染。

但是，鏈球菌利用這一點，並在傷口感染時採用相同的策略，使疾病不受阻礙地發展。

壞死性筋膜炎早期患者常常感覺到巨大的疼痛，但並未顯示出可能伴隨的癥狀 - 如發紅，腫脹和炎症。

然而，Chiu教授和他的同事們建議，如果出於某種原因，導致炎症和消除細菌的嗜中性粒細胞沒有被召喚，這就是你所期望的。

兩種可能的方法來阻止這種疾病

然後科學家們進行了另一組實驗，在這組實驗中，他們將細菌引入兩組小鼠中：其中一組在其中阻止了神經纖維攜帶疼痛信號的能力，另一組則沒有。

這些表明阻斷疼痛神經改善了人體對感染的控制。

小鼠注射肉毒桿菌神經毒素A（一種存在於面部抗皺美容治療中的神經阻滯劑）的各種實驗表明，這種方法可用作治療肉食性疾病。

即使在第一次感染小鼠後2天注射神經阻滯劑，已經有傷口阻止了導致更多組織損傷的疾病。

研究人員還測試了另一種可能的治療方法。他們表明，CGRP阻滯劑通過阻止神經細胞發送停止信號來消除免疫系統的剎車。他們還阻止壞死性筋膜炎在老鼠身上傳播。

「我們的研究結果揭示了神經元在這種疾病發展中的一個驚人的新角色，並指出了值得進一步探索的有希望的對策。」

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