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健康所等在宿主与病原体相互作用研究方面取得新成果

来源:上海生命科学研究院
摘要:该研究发现肠致病性大肠杆菌EPEC通过其分泌蛋白Tir的ITIM基序,来抑制宿主的免疫反应,从而达到免疫逃避的目的。人体的免疫系统是抵御病原体侵犯最重要的保卫系统,当细菌等病原体入侵宿主后,宿主的免疫系统即可产生免疫应答而最终消除病原体。但是,也有许多致病生物能在具有免疫能力的宿主体内长期存活。在长期共进化......

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9月23日,国际顶尖学术期刊《自然—免疫学》在线发表了中科院上海生命科学研究院/上海交通大学医学院健康科学研究所等的最新研究成果。该研究发现肠致病性大肠杆菌EPEC通过其分泌蛋白Tir的ITIM基序,来抑制宿主的免疫反应,从而达到免疫逃避的目的。

人体的免疫系统是抵御病原体侵犯最重要的保卫系统,当细菌等病原体入侵宿主后,宿主的免疫系统即可产生免疫应答而最终消除病原体。但是,也有许多致病生物能在具有免疫能力的宿主体内长期存活。在长期共进化过程中,这些病原体在哺乳动物体内形成慢性感染,具有逃避宿主免疫反应的能力。

“聪明”的细菌是如何逃脱哺乳动物免疫系统进攻的呢?这一问题一直没有明确答案。健康所与同济大学的科研人员经过长期对宿主与病原体相互作用的研究,发现了一个细菌逃避宿主免疫反应的新机制。

肠致病性大肠杆菌(EPEC)是一种重要的致腹泻病原体,每年在发展中国家可导致数十万儿童死亡。目前还缺乏非常有效的方法对其进行预防和治疗。EPEC的Tir蛋白具有和宿主免疫受体酪氨酸抑制基序(ITIM)类似的基序。健康所博士生严大鹏在戈宝学研究员的指导下,以此为切入点,通过分子生物学、细胞生物学和小鼠疾病模型等多种研究手段,发现Tir蛋白通过III型分泌系统进入宿主细胞后,依赖ITIM的磷酸化和细胞内的酪氨酸磷酸酶SHP-1相互作用。Tir蛋白和SHP-1的结合促进了SHP-1与细胞内具有激活免疫作用的TRAF6蛋白的结合,且能够有效抑制TRAF6蛋白的泛素化。研究同时发现,Tir蛋白的ITIM可以抑制EPEC引起的宿主促炎症细胞因子的表达,以此来抑制小鼠对抗Citrobacter rodentium(EPEC感染人体的小鼠模型)感染所产生的免疫反应。

研究发现,除了EPEC的Tir蛋白,来自肠出血性大肠杆菌EHEC的Tir蛋白以及来自EB病毒的LMP2A蛋白等含有ITIM的蛋白,都可以和SHP-1相互作用,提示该研究所发现的机制很可能是病原体逃避宿主免疫反应的一个普遍机制。科学家认为,病原体中含ITIM的蛋白可以抑制宿主的天然免疫反应,为病原体蛋白在免疫系统中的致病机理提供了新的分子基础,更为开发感染性疾病新的治疗方法提供了重要理论依据。

该课题获得国家自然科学基金委和科技部的经费资助。

安插一些内应,当前线发现敌人、传回求援信息时,让传令官对此视而不见……当细菌、病毒侵犯人体时,它们也会采用这招来躲避人体免疫系统的围剿。最近,上海科学家“识破”了细菌的这一招数,论文9月24日在线发表在《自然·免疫学》上。

当细菌进入人体时,其细胞壁上的内毒素,会刺激到人体细胞,人体细胞就会向免疫系统发出警报,要求迅速前来剿灭细菌。 怎样才能躲避免疫系统的追杀,顺利侵入人体内?一些细菌、病毒就想出了一个高招:进入人体后,在第一时间,先向人体细胞内注射某种蛋白质分子,它与人体免疫细胞中原有的一些“主和派”分子长得很像——它会冒名顶替,假传“天下太平”的消息,使免疫系统疏忽大意,不去消灭入侵的细菌、病毒。

经过长期对宿主与病原体相互作用的研究,中科院上海生命科学研究院/上海交通大学医学院健康科学研究所与同济大学的科研人员,发现了这一现象。

两年前,一次偶然的实验,健康所博士生严大鹏在戈宝学研究员的指导下发现细菌能够蒙混过人体的免疫系统,进而在宿主体内长期存活。于是,他们就沿着这条线索一路追踪了下去。

他们的观察对象是肠致病性大肠杆菌(EPEC)。这种细菌非常“聪明”。当它进入人体细胞后,就会向人体细胞内注入一个名为Tir的蛋白,该蛋白其中一段的模样与细胞中的宿主免疫受体酪氨酸抑制基序(ITIM)十分相似。

在免疫细胞表面,存在两种蛋白分子片段,一种是ITAM,当识别出细菌时,会传递出“主战”信号,指示免疫系统赶紧前来抵御入侵;另一种是ITIM,当遇到正常外界信号时,它会传递“天下太平”的信号——而Tir蛋白中的一小段序列就会冒充ITIM,传递出大量“天下太平”的假信息,以掩盖ITAM传递的“主战”信号,这就使细胞不去激活免疫系统,从而帮助这种大肠杆菌躲过了免疫系统的追杀。

“这种细菌是一种重要的导致腹泻的病原体,每年在发展中国家可导致几十万儿童死亡,目前还缺乏有效的方法对其进行预防和治疗。”戈宝学研究员介绍,这种细菌进入肠道后,会钩在肠壁细胞上,使自己不被排出体外,时间一长,就会钩破肠壁细胞,导致难以治愈的腹泻。

更有意思的是,科学家还发现,除了肠致病性大肠杆菌,艾滋病病毒、埃博拉病毒等不少病原体,都具有这种策略。《自然·免疫学》杂志审稿人评价说,研究人员做出了非常出色新颖的工作,他们的发现具有重大的科研价值,其研究结果给世人分享了一个非常有趣并具有说服力的科研故事。

那么,细菌、病毒怎么会合成人体免疫系统的蛋白质分子序列?它们从哪里获得的?戈宝学说,可能是细菌与人体免疫系统长期共进化过程中产生的,这些具体的科学问题还有待更多研究加以解释。同时,这一新机制的发现为人类研发新的抗生素、抗病毒药物以及新型疫苗的开发,提供了新的靶点。

作者: 2012-9-26
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