Cell发现不为人知的奥秘：细菌聚集如何导致感染

结核分枝杆菌(MTB)是一种严重的呼吸道感染，80 年前，人们首次注意到它能形成蛇一样的索状结构。在10月20日发表在《细胞》(cell)杂志上的一项研究中，研究人员报告了这些索形成的生物物理机制，并展示了几代分裂的细菌是如何结合在一起形成这些结构的，这些结构能够抵抗抗生素。

　　

结核分枝杆菌(MTB)是一种严重的呼吸道感染，80 年前，人们首次注意到它能形成蛇一样的绳索状结构。在10月20日发表在《细胞》(Cell)杂志上的一项新研究中，研究人员报告了这些绳索形成的生物物理机制，并展示了几代正在分裂的细菌如何结合在一起，形成这些结构，从而对抗生素产生耐药性。

资深作者VivekThacker说:“我们的工作清楚地表明，绳索结构的形成对感染很重要，以及为什么这种高度有序的结构可能对发病机制很重要。”VivekThacker领导了这项工作，现在在德国海德堡大学传染病系工作。

该研究使用了一种独特的技术组合来解决结核分枝杆菌绳索形成的作用。一种是肺芯片模型，它使研究人员能够直接观察结核分枝杆菌和宿主细胞在肺部气液界面上的“第一次接触”。这表明绳索形成在早期感染中的重要作用。研究人员还使用了一种模拟人类结核病的小鼠模型，使他们能够获得可以使用共聚焦成像进行研究的组织，并确认在体内感染的早期也会发生这种情况。

这项工作获得了多项新发现，涉及这些绳索如何与细胞核相互作用并压缩细胞核，这种压缩如何影响免疫系统，以及宿主细胞与上皮细胞之间的连接，还有绳索的形成如何影响肺部的肺泡。该研究还揭示了这些结构如何保持其结构完整性以及它们如何增加对抗生素治疗的耐受性。

“越来越多的人认识到，这些机械力会影响细胞的行为和反应，但由于传统的细胞培养模型不能再现组织的机械环境，这方面一直被忽视，因此，了解细胞和组织水平上的力量或分子水平上的拥挤如何影响细胞和组织功能，对于全面了解生物系统的工作原理非常重要。”Melanie Hannebelle说。

Thacker说:“通过将感染中的结核分枝杆菌视为集合体而不是单个细菌，我们可以想象已知结核分枝杆菌发病机制效应物与宿主蛋白的新的相互作用，以及细菌结构的力量影响宿主功能的发病机制的新致病范式。”

未来的研究将集中于了解绳索形成是否能够为已知的MTB发病机制效应物提供新的功能，其中许多效应物位于MTB细胞壁上。此外，还将研究细菌紧密包装对菌落内细菌的影响，以及这可能如何导致对抗生素的保护作用。

“抗生素治疗是治疗结核病感染的主要方法，但治疗方案漫长而复杂，耐药性的威胁日益增加，人们已经认识到需要针对宿主的治疗或抑制特定毒力机制的治疗，从而缩短和改善抗生素治疗。”目前在EPFL全球卫生研究所工作的另一位第一作者Richa Mishra说。

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Mechanopathology of biofilm-like Mycobacterium tuberculosis cords