莱姆病细菌如何通过身体传播

研究人员开发了一种基于活细胞成像的系统，可以提供分子和生物力学的见解，了解莱姆病细菌如何锁定并沿着血管内表面移动，到达身体的关键目的地，在那里它们可以持续更长时间。避免治疗。具有讽刺意味的是，这些细菌用于通过身体传播的相同策略也被免疫细胞用于预防传染病。该研究于8月25 日出现在Cell Reports上。“人们对细菌 - 血管相互作用的生物力学知之甚少，尽管了解这对于了解细菌如何通过心血管系统传播通过身体，以及开发阻止细菌传播的方法非常重要，”高级研究作者塔拉说。多伦多大学的Moriarty。“我们的体外基于活细胞成像的系统将允许更有效地解剖潜在的相互作用机制，并更快速地筛选细菌 - 内皮细胞相互作用和传播的抑制剂。”

Moriarty和她的团队开发了一种流动室系统和实时跟踪方法，能够显微镜分析与血管表面衬里的人体内皮细胞的细菌相互作用。利用莱姆病细菌(Borrelia burgdorferi)的基因修饰菌株，研究人员发现称为BBK32的细胞表面粘附蛋白在稳定和加强流动下的细菌 - 血管相互作用中起重要作用。通过计算细胞从内皮细胞中的位移，研究人员还发现微生物使用类似蹦极绳索的系绳来稳定和加强这些粘合。利用他们基于成像的系统，研究人员继续发现细菌沿着流动的内皮表面移动，通过沿着一系列连续形成和断裂的键转移机械载荷。与在猴子栏杆上摆动的孩子类似，细菌将力从一个键转移到下一个键而没有完全分离，每当他们建立新的键时减速，并且当他们断开键并且转换到下一个键时加速。这种重复循环使细菌以恒定的总速度稳定地在内皮表面上移动，类似于称为白细胞的免疫细胞通过血管的方式。

另外的计算表明，细菌运动产生的推进力强于流动对细菌施加的力，这表明微生物可能使用称为鞭毛的旋转内部结构沿着血管壁主动迁移并离开脉管系统到达特定组织，甚至在血流产生的力条件下。整个过程类似于人类沿着河流游泳，使用他们的腿向岸边的树木移动，抓住一系列树枝减速，并最终拉动树枝，同时踢出河流并到达干燥的土地。

“利用血液提供的河流和溪流网络传播莱姆病细菌的能力，以及捕获这些河流和溪流的能力，对于在全身蔓延非常重要，因为它们可以克服多伦多大学的第一作者罗达巴·埃巴迪说：“血液流动引起的传播障碍”。“这种特性可能有助于细菌进入可能持续更长时间的部位，因此这种特性可能会使这些细菌更难以治疗感染。”研究结果还表明，针对BBK32或尚未识别的内皮细胞受体的药物可以帮助预防或减缓莱姆病细菌向关节，心脏和神经系统的传播，从而消除或减轻关节炎等症状的严重程度。 ，心脏炎症，面瘫和神经疼痛。由于BBK32样蛋白也是由金黄色葡萄球菌和化脓性链球菌等病原体以及某些疏螺旋体属产生的，因此研究结果也可能与由血液传播的细菌引起的其他严重疾病有关，包括肺炎，复发性发热和炎症影响心脏，骨骼和神经系统。此外，

在未来的研究中，研究人员将尝试鉴定BBK32与之相互作用的内皮受体，评估细菌鞭毛在血管相互作用和传播中的生物力学作用，并尝试确定细菌如何靶向与不同组织相关的特定内皮细胞。更广泛地说，他们的细胞成像方法可用于研究其他病原体如何通过身体传播。“我们真的希望其他实验室可以使用我们已经建立的一些方法来研究其他错误，并且很乐意帮助其他团队这样做，”Moriarty说。“还有很多工作要做，而我们迄今为止看到的只是冰山一角。”