Only Perception: 科學家確認讓病毒變致命的血液成份

2008-11-25

科學家確認讓病毒變致命的血液成份

Scientists identify blood component that turns bacteria virulent
http://www.physorg.com/news146511558.html

November 21, 2008

來自於 Scripps Research Institute 的研究者發現一種關鍵化學物質，能發訊號給炭疽桿菌（Bacillus anthracis，會導致炭疽病 (anthrax)），使其變得致命。這項發現為細菌性感染之治療方法的探索開啟了新的途徑。

這項研究發表於 11/21 的 PLoS Pathogens 期刊。

Scripps Research 科學家確認重碳酸鹽（bicarbonate，HCO3-，一種可在所有體液與器官中發現的化學物質，在維持細胞 pH 平衡中扮演一種主要的角色）提供了訊號給炭疽桿菌，解除了毒性因子的束縛。

科學家發現，若血液中沒有出現重碳酸鹽運輸者，這種細菌就不會變得致命。

科學家知道重碳酸鹽涉及許多疾病已有一段時間了，但對於重碳酸鹽、二氧化碳或這二種分子的某種結合是否得為細菌性病原體的觸發負責，一直有爭辯存在。這項研究首度證實，並不是二氧化碳，而是重碳酸鹽發訊號給革蘭氏陽性炭疽桿菌（gram-positive B. anthracis），使其變得致命。這項發現也相當重要，因為，其他引起疾病的細菌，諸如釀膿鏈球菌（Streptococcus pyogenes）、大腸桿菌、伯氏疏螺旋體（Borrelia burgdorferi，譯註：萊姆病）與霍亂弧菌，所擁有的重碳酸鹽運輸路徑與炭疽桿菌類似，而且很可能具有類似的毒性觸發機制。

革蘭氏陽性菌是促使愈來愈多社區或醫院細菌感染的主要罪犯。CDC 估計，所有病患中，每年多達 10%，大約 200 萬人，在醫院受到感染。這些細菌通常對許多種抗生素產生抗性，使得這種問題漸漸成為公共衛生的憂慮，而且對於新的抗生素療法的需求也更加急迫。現在，重碳酸鹽運輸者路徑也許能當成一種藥物介入的潛在新目標。

"細菌如何在宿主體內辨識觸發發作機制的訊號，還有疾病發作必要機制的本質，仍理解不足，" Scripps Research 副教授 Marta Perego, Ph.D. 說，她與博士後研究 Adam Wilson, Ph.D. 以及同僚進行了這項研究。他表示他們確認了一種成份，那在回應宿主重碳酸鹽濃度時，對於毒素基因表現的誘發不可或缺。

被證實的理論

Perego 最新的發現建構在她的實驗室對於細菌毒性發訊研究，以及在其他革蘭氏陽性細菌中負責引發疾病的調控網路的專門技術上。她對於重碳酸鹽的關注源自於一起在二氧化碳以及重碳酸鈉（小蘇打）中培養長炭疽桿菌的早期觀察，那在實驗室設置中強烈地誘發毒素生產。然而，這次觀察背後的機制卻未曾被揭開。

Perego 表示，她們觀察到毒素生產的最佳培養基，是人們相信模仿了可在人類或動物宿主血液中找到的狀態。在此，炭疽菌可以找到二氧化碳與重碳酸鹽。但她們對於那種分子對於細菌的發作最重要，以及這樣的信念是否正確，都不清楚。 "現在，我們知道，那是重碳酸鹽，而且那在真實模仿宿主生長環境的重碳酸鹽中生長。"

在她們目前的研究中，Perego 實驗室確認一種先前未知的、結合 ATP 的匣式運輸者（ATP-binding cassette transporter，ABC-transporter）-- 其基因數（gene number）是 BAS2714-12 -- 那對於重碳酸鹽的運輸不可或缺。身為一整群，ABC-transporters 使用 ATP 水解所產生的能量來運送各種基質穿過細胞膜。在此例中，當 BAS2714-12 ABC 運輸者的基因被刪除後，在細胞內重碳酸鹽的攝取率大幅減少，並沒有引發毒素基因表現，而且毒性在動物傳染模型中遭到徹底破壞。在細菌細胞中排除二氧化碳的製造並不影響毒素的生產，這指出 CO2 活動對於毒性因子的誘發並非必要，而重碳酸鹽才是不可或缺的訊號。

※ 在腹膜透析液中，乳酸鹽被腹膜吸收後會產生重碳酸鹽，在血液酸鹼平衡中重碳酸鹽的角色也很重要。相關報導：

＊ The Bicarbonate Transporter Is Essential for Bacillus anthracis Lethality
http://dx.doi.org/10.1371/journal.ppat.1000210