致命性附着 致病菌如何粘附在粘膜上并避免去角质

鼻，咽喉，肺，肠和生殖道中的粘液表面是许多病原体首次接触的点。作为一种防御策略，大多数动物(和人类)可以快速去除这些表面(即脱落表面层)以摆脱任何附着的攻击者。5月12日在PLOS病原体上发表的一项研究揭示了细菌防止脱落的常见策略，因此可以获得额外的时间来定植粘膜或穿透粘膜屏障。

来自德国康斯坦茨大学的Christof Hauck及其同事最近表明，在泌尿生殖道中定殖的一种细菌 - 淋病奈瑟菌(Neisseria gonorrhoeae)能够抑制去角质。在该过程中，细菌使用称为Opa的蛋白质与粘膜细胞上表达的宿主蛋白CEACAM家族成员(对于CEA相关的细胞粘附分子)结合。这种结合在某种程度上使得粘膜表面层上的人体细胞更粘，并且不太可能从下面的层分离。

大多数病原体 - 宿主相互作用非常复杂并且涉及几种细菌蛋白 - 通常被称为“毒力因子”，因为它们使微生物引起疾病。在这项研究中，研究人员检查了CEACAM的使用是否不仅是必要的，而且足以抑制去角质，或者是否还需要其他因素和过程。

他们开始通过基因工程来自通常无害的大肠杆菌菌株(没有自己的CEACAM结合蛋白)，以便它们表达Opa蛋白。他们发现，这种单一的改变使得修饰的大肠杆菌不仅可以结合人CEACAM蛋白，还可以抑制去角质。

研究人员还使用了没有任何CEACAM家族成员的组织培养细胞。如果这些细胞被含有Opa的奈瑟氏球菌或大肠杆菌菌株感染，它们不会改变它们的粘附性质。相反，如果将表达CEACAM的基因导入这些细胞中，当它们被含有Opa的细菌感染时它们会变粘，但是当感染缺乏Opa基因的无害大肠杆菌菌株时则不会。

总之，这些结果表明，Opa-CEACAM相互作用会引发受感染细胞的“粘性”增加。到目前为止所描述的实验是在与塑料培养皿中的细菌一起培养的人细胞中进行的，并且通过宿主细胞粘附到塑料表面的程度来测量粘性。

为了研究细菌与真实粘膜表面之间的相互作用，研究人员研究了转基因小鼠，这些小鼠被设计成在其粘膜表面表达高水平的人CEACAM。当这些小鼠在阴道内用表达Opa的细菌感染时，研究人员发现许多细菌粘附在粘膜表面。他们还在24小时后回收了大量细菌，这表明最初的粘附能力转化为随后成功的“粘膜定植”。

相反，当在其粘膜上仅表达小鼠CEACAM的对照小鼠被含有Opa的细菌感染时，发现很少有细菌粘附在阴道粘膜上。类似地，当表达人CEACAM的小鼠被无害的大肠杆菌(没有Opa)感染时，发现很少有细菌附着在阴道内膜上 - 大概是因为去角质有效地工作 - 并且几乎没有一个在24小时后仍然存在。

其他几种引起疾病的细菌菌株具有也可以结合CAECAM但与Opa无关的蛋白质。为了研究这些蛋白质是否像Opa一样起作用，研究人员测试了表达CEACAM的小鼠中的一种菌株。他们发现大量表达Afa / Dr的细菌(所讨论的无关CEACAM结合蛋白)在感染后粘在阴道壁上，这些细菌随后也成功定植阴道。

基于这些结果，研究人员提出“CEACAM结合粘附素在多种革兰氏阴性细菌病原体中独立进化[...]，作为促进与适当宿主生物的粘膜的初始，物种特异性接触的手段，并且抵消浅表细胞的脱离“。他们得出结论：“对这一过程的详细机械洞察以及操纵去角质的能力可能有助于预防或治疗细菌感染”。