巴塞尔大学研究:揭示病原体入侵肺部的危险策略
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病原体是如何侵入肺部的?巴塞尔大学生物中心的研究团队利用人类肺微组织发现了一种危险病原体的入侵策略。该细菌以特定的肺细胞为目标,制定出了一种复杂的战略来突破肺部的防线。
今年初,世界卫生组织发布了一份包含12种最危险的细菌病原体名单,这些病原体对多种抗生素具有耐药性,对人类健康构成严重威胁。其中包括铜绿假单胞菌,它是一种可怕的院内病原体,可能引发严重且危及生命的肺炎。这种细菌对免疫功能低下的患者和依赖呼吸机的患者尤为危险,死亡率高达50%。
肺部屏障可以被穿透。
铜绿假单胞菌已经演化出多种侵袭肺部和全身的策略。瑞士巴塞尔大学生物中心的研究人员,由乌尔斯·伊纳尔教授领导,通过培养人类干细胞在实验室中生成的肺微组织,对感染过程有了新的认识。他们在《自然微生物学》期刊中描述了假单胞菌是如何穿透肺组织表层并侵入更深层的。这项研究是由国家研究能力中心(NCCR)“AntiResist”项目进行的一部分。
我们的肺部覆盖着一层薄薄的、紧密排列的细胞,它们保护着肺组织的深层。这层表面覆盖着粘液,可以捕获微生物等颗粒,并由特定的细胞从气道中清除。这是一个有效且几乎无法逾越的屏障,可以抵御入侵的病原体。然而,假单胞菌却找到了一种突破这一屏障的方法。但是,病原体如何穿过组织屏障仍然是一个未解之谜。
人类感染疾病的新认识是由肺部器官提供的。
病原体带有众多高毒力因子,即分泌系统,这些因子专门袭击和入侵杯状细胞,在细胞内繁殖并最终杀死它们。死细胞破裂会导致组织层裂开,造成保护屏障泄漏。病原体利用这个薄弱点:它们迅速占领断裂位置并扩散至更深的组织区域。
新型传感器用于检测细菌
利用人类肺类器官,科学家们已经能够揭示假单胞菌复杂的感染策略。然而,目前仍不清楚病原体在感染过程中如何调整其行为。例如,它们必须首先移动以扩散到组织表面,然后在接触时迅速粘附到肺细胞上,接着激活其毒力因子。众所周知,由于小信号分子的存在,细菌可以快速调整其行为。然而,迄今为止,研究这些相关性的技术尚不可用。
Jenal的团队已成功研发了一种生物传感器,用于测量并跟踪单个细菌中的一种名为c-di-GMP的小信号分子。这一研究最近发表在《自然通讯》期刊上。Jenal表示:“这是一项技术上的突破。现在我们能够实时、高精度地监测这种信号分子在感染过程中的调控方式,以及它如何控制病原体的毒性。通过这种方法,我们能够详细探究单个细菌细胞何时何地启动某些调节其行为的程序。这一方法将使我们能更深入地研究肺部感染。”
器官模型可以模拟患者的病情
珍娜强调指出:“由于人类肺和其他类器官的研究进展,我们现在对病原体在人体组织内以及在患者体内的行为有了更深层次的了解,这使得我们朝着NCCR AntiResist的目标迈出了重要一步。”人类肺和类似器官(如膀胱)的研究让科研人员能够探究抗生素在组织中的作用,比如确定细菌在治疗过程中的存活位置和方式。这些器官模型未来在研发新的抗病原体策略时将起着至关重要的作用。
2025-12-06
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