密歇根州立大學(xué)微生物學(xué)、遺傳學(xué)和免疫學(xué)系教授杰瑪·雷格拉說(shuō)：“好消息是，我們的鼻腔和口腔環(huán)境通常能夠抑制這些細(xì)菌。”
當(dāng)這些微生物(如金黃色葡萄球菌及其抗生素耐藥性變體MRSA)深入呼吸道或進(jìn)入心臟等其他身體部位時(shí)，就會(huì)引起嚴(yán)重甚至致命的感染。
雷格拉和她的同事們現(xiàn)在已經(jīng)證明，我們的身體會(huì)在不知不覺(jué)中創(chuàng)造出將葡萄球菌(包括耐甲氧西林金黃色葡萄球菌)引入這些危險(xiǎn)區(qū)域的條件。
“你知道在機(jī)場(chǎng)揮舞著操縱桿指揮飛機(jī)的人嗎?就是那樣的，”雷格拉說(shuō)，他的團(tuán)隊(duì)在《mBio》雜志上發(fā)表了這項(xiàng)新研究。
另一方面，該報(bào)告還提供了新的見(jiàn)解和技術(shù)，可以幫助研究人員防止自然居民擴(kuò)散到不該擴(kuò)散的地方。
“這些都是我們體內(nèi)的生物，”雷格拉說(shuō)。“這就像擁有一個(gè)你不喜歡的鄰居。我們需要學(xué)會(huì)與它們共處。”
密歇根州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，金黃色葡萄球菌在粘膜產(chǎn)生的蛋白質(zhì)(稱為粘蛋白)存在下更容易傳播。圖片來(lái)源：KristinJacob博士
葡萄球菌滑落
了解這些細(xì)菌如何進(jìn)入身體的不同部位是一個(gè)復(fù)雜的難題，兩個(gè)簡(jiǎn)單的事實(shí)可以解釋這一點(diǎn)。
一是這些微生物顯然會(huì)四處移動(dòng)，使人患病。二是它們沒(méi)有很好的能力這樣做。葡萄球菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌和它們的同類缺乏諸如尾狀鞭毛之類的附屬物，而這些附屬物可以幫助其他類型的細(xì)菌四處移動(dòng)。
面對(duì)這兩個(gè)看似矛盾的事實(shí)，對(duì)于雷格拉的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)新問(wèn)題。
她和她的團(tuán)隊(duì)最出名的可能是他們對(duì)土壤細(xì)菌的廣泛研究，他們已經(jīng)證明這些細(xì)菌可以吸收放射性元素。但在海軍研究辦公室的支持下，研究人員為葡萄球菌(葡萄球菌的復(fù)數(shù))以及棲息在我們鼻子、嘴巴和中耳的其他細(xì)菌的研究帶來(lái)了獨(dú)特的生態(tài)視角。
“口周環(huán)境最吸引我的一點(diǎn)是，它環(huán)境的多樣性以及在如此小的空間內(nèi)其化學(xué)成分可以發(fā)生如此大的變化，”雷格拉說(shuō)。“這對(duì)我來(lái)說(shuō)是一個(gè)新領(lǐng)域，需要付出巨大的智力努力，因?yàn)殛P(guān)于人類相關(guān)細(xì)菌的文獻(xiàn)令人印象深刻。但我們做了我們最擅長(zhǎng)的事情：我們通過(guò)微生物生態(tài)學(xué)的視角來(lái)觀察這些微生物。”
參與該項(xiàng)目的博士生克里斯汀·雅各布(KristinJacob)和來(lái)自哥倫比亞安第斯大學(xué)的訪問(wèn)博士生圣地亞哥·埃爾南德斯-維拉米薩爾(SantiagoHernandez-Villamizar)幫助該實(shí)驗(yàn)室開(kāi)辟了進(jìn)軍這一新領(lǐng)域的道路。
研究小組首先發(fā)現(xiàn)，人體粘膜產(chǎn)生的一種名為粘蛋白的蛋白質(zhì)可以作為葡萄球菌菌落的潤(rùn)滑劑。這些粘蛋白使微生物更容易傳播，但這仍然不足以解釋它們?cè)谧顗那闆r下的傳播情況。
Villamizar博士。改編自KMJacob等人(2024)mBio.0:e01562-24。https://doi.org/10.1128/mbio.01562-24
“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)潤(rùn)滑劑充足時(shí)，菌落可以被動(dòng)擴(kuò)張，”雷格拉說(shuō)。“但要想感染，你需要的不僅僅是被動(dòng)的東西。這需要更加主動(dòng)和協(xié)調(diào)。”
通過(guò)培養(yǎng)從健康人類志愿者身上分離出的不同種類的葡萄球菌的不同菌株，該團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地培養(yǎng)了一批具有不同基因的“參賽者”，以觀察哪些細(xì)菌可以在模擬的生物環(huán)境中主動(dòng)傳播。
他們發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)?shù)臈l件下，金黃色葡萄球菌和一種名為表皮葡萄球菌的細(xì)菌會(huì)勝出。當(dāng)這些細(xì)菌的菌落長(zhǎng)得足夠大時(shí)，周圍擁擠的微生物會(huì)相互發(fā)出信號(hào)，表示是時(shí)候制造自己的潤(rùn)滑劑并快速滑走。
為了深入研究，該團(tuán)隊(duì)與密歇根州立大學(xué)副教授、葡萄球菌專家尼爾·哈默(NealHammer)合作。該團(tuán)隊(duì)研究了某些群體感應(yīng)系統(tǒng)被停用的MRSA菌株。在此過(guò)程中，他們發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌產(chǎn)生的肽，這些肽也可以作為潤(rùn)滑劑來(lái)幫助細(xì)菌移動(dòng)。
粘蛋白和分泌肽的正確組合幾乎從字面上為細(xì)菌的傳播打開(kāi)了大門。
“我們的粘液表面含有化學(xué)物質(zhì)，就像為細(xì)菌鋪開(kāi)的紅地毯，讓它們進(jìn)入我們最脆弱的部位，”雷格拉說(shuō)。“突然間，細(xì)菌開(kāi)始制造自己的肽，勢(shì)不可擋。它們可以占領(lǐng)新的區(qū)域并不斷生長(zhǎng)。”
雖然這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了一系列需要在提供新的治療思路之前解答的新問(wèn)題，但它也提供了新的測(cè)試和技術(shù)來(lái)幫助研究人員進(jìn)行這一探索。
雷格拉說(shuō)：“這項(xiàng)研究的臨床和治療方面將真正推動(dòng)我們?nèi)绾慰创@一現(xiàn)象。”
與此同時(shí)，雷格拉也享受著個(gè)人和職業(yè)上的成就感，因?yàn)樗膶?shí)驗(yàn)室發(fā)展到了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。她將這一成功歸功于勤奮無(wú)畏的研究生團(tuán)隊(duì)，以及慷慨合作的哈默研究員。
“我這輩子從沒(méi)想過(guò)我會(huì)和葡萄球菌打交道，”她說(shuō)。“我為我的學(xué)生感到驕傲，也感謝我的同事、現(xiàn)在的合作者尼爾·哈默的專業(yè)見(jiàn)解。”
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