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对抗细菌感染,脂肪出手相助

2015-01-08  lindan9997
S.西尔维希耶 发表于  昨天20:39

在一个崇尚“纤瘦美”的社会里,任何与“脂肪”有关的物质仿佛都成了不好的东西。许多人提起自己体内存在的大量脂肪就深感恐惧,更别提“臭名昭著”的胆固醇了。实际上,身体内的各种物质各司其职,即使被很多人厌恶的脂肪,也在人体的正常运作中扮演着重要作用。脂肪层能够保护脏器,维持体温,乃至在免疫过程中发挥重要作用。发表在最新一期《科学》杂志上的研究成果指出,分化中的皮下脂肪组织能够分泌一种抗菌肽并杀死金黄色葡萄球菌——那些可能分布在我们的皮肤上并引起病变的不速之客。

真皮脂肪细胞增殖,分泌抗菌肽对抗感染

这项由美国加州大学圣迭戈分校的研究小组利用金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)调查了在致病菌在感染皮肤的过程中,宿主细胞发起的防御反应。在以小鼠为模型的实验中,研究人员发现,被金黄色葡萄球菌感染的皮肤脂肪细胞会迅速胀大并增殖,使得脂肪组织占据更大的面积。这些脂肪组织随即会分泌一类被称为“抗菌肽”的微小蛋白,杀灭侵染皮肤的葡萄球菌。

细菌感染皮肤促使真皮脂肪细胞增殖。图A:小鼠皮肤的苏木精-伊红染色图像。研究者向小鼠皮肤注射金黄色葡萄球菌(SA),对照(Ctrl)组这注射磷酸盐缓冲生理盐水(PBS),红色方括号指示皮下脂肪层。图B:注射后第三天时,表达Caveolin和Perilipin蛋白的脂肪细胞数目及大小。图片来源:研究论文

这种由皮肤脂肪组织分泌的抗菌肽名叫Cathelicidin,这种防御性多肽有着非常漫长的演化历史,在人类和其他动物的自体免疫中发挥着重要作用。“在感染发生后,我们的细胞会迅速合成抗菌肽Cathelicidin来抑制病原菌的传播。Cathelicidin的碳端带有正电荷,能够与携带负电荷的细菌细胞膜结合,并造成细菌细胞裂解。”文章的第一作者张凌娟(Dr. Ling-juan Zhang)向果壳网科学人介绍道,“与抗生素不同的是,Cathelicidin还具有免疫调控功能,它能够募集免疫细胞并协同增强与抵抗感染相关的免疫应答。”

新生脂肪是关键,过度肥胖反而增加感染风险

在实验中,研究人员尝试通过敲除相关基因或采用化学抑制的方法来抑制小鼠脂肪层的变化,以阐释脂肪生成过程在这一免疫反应的作用。张凌娟博士告诉果壳网科学人:“脂肪生成促使脂肪干细胞分化为脂肪细胞,在这一过程中,细胞大量合成抗菌肽。我们发现这一过程存在缺陷的小鼠产生抗菌肽的总量少,也更容易罹受金黄色葡萄球菌的感染。”

“我们发现分化中的、未成熟的脂肪细胞能够合成大量的抗菌肽。”张凌娟说。相比于原本存在的脂肪,新生的脂肪细胞是产生Cathelicidin的关键所在。在后续研究中,研究人员在进行高热量饲喂的小鼠和超重的人类中,检测到了更多的Cathelicidin总量,但它们却较少被加工成可以“上阵杀敌”的成熟抗菌肽,而更多地以前体形式存在于血清之中。曾有研究表明,肥胖人群较易遭遇皮肤或软组织感染,研究者提供了一种可能的解释:过度肥胖或抗胰岛素性可能导致抗菌肽合成缺陷,使抗菌肽加工效率下降,进而影响对以金黄色葡萄球菌为代表的皮肤病原菌的杀灭能力。

脂肪细胞对抗细菌感染示意图。表皮的创口可能使细菌得以侵袭到真皮。细菌感染促使真皮的脂肪细胞增殖,分泌抗菌肽Cathelicidin,破坏细菌的细胞结构。图片来源:Science

“这些结果为探究肥胖人群与感染类疾病的关系的研究和旨在开发最优治疗方法的研究提供了很好的新方向。”张凌娟说。过于臃肿的体型给人们带来的并不仅仅是心灵上的负担,也带来了更多罹患疾病的风险。为了让我们的脂肪细胞保持利落的抗菌身手,我们还需要合理地摄入热量,保持正常的体型。

基于抗菌肽研发新的抗菌药物

另一方面,如果科研人员能采取适当的措施改良现有的抗菌药物,改善受肥胖和其相关疾病患者的健康状况,脂肪抗菌的故事或许会更有意义。“我们体内的抗菌肽像是一类‘天然’抗生素,它对以金黄色葡萄球菌为代表的多种微生物都具有杀灭作用。”张凌娟对果壳网科学人说,“基于抗菌肽研发的类抗生素药物也许会比目前的抗生素在对抗感染方面更为有效——对那些产生耐药性的病原菌所引起的疾病尤其如此。”关于抗菌肽的研究迈出了可喜的一步,但人们与病原微生物的战斗,还有很长的路要走。(编辑:Calo)

参考文献:

  1. Zhang, Ling-juan, et al. Dermal adipocytes protect against invasive Staphylococcus aureus skin infection. Science 347.6217 (2015): 67-71.

文章题图:ign.com

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