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PNAS惊人发现 肺炎会损害DNA

首页 » 研究 » 组学 2015-06-18 生物通 赞(10)
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导读
肺炎是全球死亡的主要原因,最近的一项研究显示,肺炎的一种最常见致病菌,可能会损害肺细胞的DNA。相关研究结果发表在六月十五日的《PNAS》杂志。

  肺炎是全球死亡的主要原因,最近的一项研究显示,肺炎的一种最常见致病菌,可能会损害肺细胞的DNA。相关研究结果发表在六月十五日的《PNAS》杂志。

  在这项研究中,来自新加坡-麻省理工学院(MIT)研究与科技联盟(Singapore-MIT Alliance for Research and Technology,SMART)的研究人员表明,一些肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)菌株所分泌的过氧化氢,可使人类肺细胞中的DNA双链断裂。这种断裂可切断DNA,从而产生对细胞有剧毒的断端,导致细胞自杀或细胞凋亡。
  本文资深作者、麻省理工学院生物工程教授Bevin Engelward表示,过氧化氢的分泌,可损害肺细胞的DNA,削弱肺部对入侵病菌的防御,并使细菌更容易进入血液中。她说,这些研究结果,通过提供一种手段来测量一个人的疾病易感性,为肺炎患者带来了改进的治疗方式。本研究是由DNA损伤修复专家Engelward和新加坡国立大学教授、微生物学家Vincent Chow带领完成。第一作者是SMART传染病研究组成员Prashant Rai。  哈佛大学免疫学和传染病学教授Eric Rubin没有参与这项研究,但是他指出,过氧化氢常用作消毒剂,是因为它能杀灭各种各样的微生物。这项研究转变了这一概念:肺炎链球菌可使用过氧化氢,损害宿主DNA。
  有毒的断裂
  医生和研究人员早就知道,细菌能感染那些因流感而体弱的人——那些感染可能是致命的。
  Chow说:“在1918年流感大流行中,大多数伤亡是由继发性细菌感染引起,特别是肺炎链球菌感染。有尸检证据表明,流感并不能直接杀死患者,病死率主要是由于之后的继发细菌感染引起。这真正激发起我们实验室的兴趣,来研究肺炎链球菌:很显然它与流感的致病性有关。我们要探究的是,肺炎链球菌及其产物(如过氧化氢),是否可能对感染宿主的DNA造成损伤。”
  然而,直到现在,研究人员都认为,DNA双链断裂并不是肺炎链球菌所引起的损伤。Rai说:“过去曾经有研究报道称,某些细菌会造成DNA损伤,但没人认为,DNA损伤在急性感染(如肺炎)中发挥作用。”  该研究小组用荧光染料来定位DNA修复病灶、在DNA双链断裂部位形成的磷酸化组蛋白(被认为在DNA损伤修复中发挥作用)。在对三株肺炎链球菌进行检测后,研究人员发现,细菌的存在,可导致双链断裂的频率显著增加,这种DNA损伤可引起细胞凋亡。
  在他们的实验中,细菌产生的过氧化氢数量和DNA损伤数量,都取决于菌株。特别是,有一个菌株可引起相对高数量的DNA双链断裂;同一菌株也产生最多的过氧化氢。
  然后研究人员想确定,在真实的疾病中过氧化氢会引起多么严重的损伤?为此,研究人员在小鼠中测试了两株肺炎链球菌,其中一个感染的菌株最能产生过氧化氢;其他一个菌株通过基因工程,不能产生过氧化氢。这些实验证实,产生过氧化氢的细菌,更容易侵入肺部和血液。
  英国谢菲尔德大学传染病教授David Dockrell没有参与这项研究,但是他指出,这是一项重要的工作,拓展了我们关于“细菌感染如何引起肺损伤”的知识。
  太多的过氧化氢
  人体可在炎症部位产生过氧化氢:如果身体感知到感染,会激活先天的炎症反应,包括免疫细胞,如巨噬细胞和中性粒细胞。Engelward说:“它们生产的是活性氧和形态氮,包括过氧化氢的的增加——真正有毒的化学品,对击败传染物很重要。”
  Rai说:“如果细菌本身产生过氧化氢,它可能会超过宿主可以容忍的阈值。”此外,炎症反应可能不会对抗过氧化氢生产菌。Engelward说:“经预测,分泌过氧化氢的肺炎链球菌菌株,可抵抗我们体内的活性氧,被用来清除感染,因为细菌已经可耐受自己的活性氧物种。”
 筛选人和细菌
  肺炎链球菌菌株可引起DNA损伤,这一发现可能会为改善分诊和治疗(根据患者和细菌菌株的特异性结合),打开新的途径。
  Engelward说:“众所周知,DNA修复能力在人与人之间是可变的:一些人能比另外一些人更好地修复他们的DNA。”结合这些最新的研究结果表明,DNA修复能力较低的人,可能更容易患上某些类型的肺炎。  Engelward和MIT生物学和生物工程教授Leona Samson的实验室,一直致力于测量一个人DNA损伤修复能力的技术。目前已存在某些技术,可确定一个人感染的是哪种肺炎菌株。但这种技术,搭配测量一个人DNA修复能力的技术,可让医院在早期确定,一次特定的肺炎感染对某位患者会有多么糟糕。能够预测谁是最容易患上致命肺炎,最终可能挽救更多的生命。(转化医学网360zhyx.com)
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