线粒体如何对抗威胁生命的细菌发挥强大作用

在引起疾病的细菌和我们的免疫系统之间争夺统治地位的持续战斗导致了双方一些狡猾的战争战术的演变。一种特别讨厌的细菌：耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，或MRSA。众所周知，MRSA在学校和卫生保健机构中常常会引起危及生命的感染。这最近导致密歇根医学研究人员调查免疫系统细胞如何传递其致命的有效载荷以摧毁入侵的生物，如MRSA。

他们的工作发表在Cell Host&Microbe杂志上。当被警告入侵时，称为巨噬细胞的免疫细胞围绕并吞噬细菌，将它们隔离在称为吞噬体的隔室内。然后细胞用称为活性氧(ROS)的武器摧毁它们。“活性氧物种的一个例子是漂白剂，”密歇根大学微生物学和免疫学教授，该研究的首席研究员Mary O'Riordan博士说。“就像你不想在你的皮肤上漂白一样，细菌不需要活性氧来破坏它们的外表面。”

免疫细胞通常使用众所周知的机制在其吞噬体内部署ROS，其涉及将氧化剂倾倒到隔室中以杀死细菌。

但是许多细菌 - 包括沙门氏菌和MRSA--已经找到了避免这种形式的攻击的方法。

线粒体：一个强大的球员

O'Riordan和她的同事，研究调查员Basel Abuaita，博士和Tracey Schultz，试图发现用于对抗这些细菌的备用系统免疫细胞。

在这样做时，他们找到了一个意想不到的玩家：线粒体。

“我们发现巨噬细胞感觉入侵MRSA并开启机制以增加ROS的线粒体发育，”Abuaita说。

ROS是线粒体在细胞中正常作用的自然副产物，即能量的产生。

研究小组发现，当受到外来物质入侵等压力时，来自内质网的化学信号 - 细胞内的细胞器，作为一种邮局，在细胞周围包装和传递物质 - 通知线粒体提高ROS的产量。

仍然存在一个问题：线粒体如何将它们的ROS传递给吞噬体?

“ROS也会损害我们自己的细胞，所以我们假设必须有一些传递机制，”O'Riordan说。“传统上不知道线粒体将物质包装并输送到细胞的不同部位。”

有针对性的交付方式

他们的研究表明，ROS是在微小的线粒体囊泡中传递的，最近被发现是一种线粒体可以与细胞其他部分相通的方式。

为了找到这些有效载荷，Abuaita使用荧光标签和实时高分辨率成像技术来实时观察过程。

他在显微镜下用MRSA感染了一个细胞，并插入了一种在ROS存在下会发光的染料。受感染细胞中的线粒体开始发光，当细菌接触其外膜时，巨噬细胞也开始发光。

一旦巨噬细胞吃了MRSA，当ROS被递送到吞噬体时，他目睹了一个发光的热点。

但是，为什么单元格有两种不同的方法来部署ROS?

“免疫系统充满了冗余，”O'Riordan说。“根据定义，它必须是我们所知道的每种细菌，病毒或寄生虫都是一种病原体，因为它已经进化出了避免免疫系统的方法。

“免疫系统也具有真正多样化的目的和机制，”她补充道。“对提出有关免疫系统的问题以及了解这些病原体的生物学的不同方式持开放态度，帮助我们找到了合适的实验系统。”