Science：宿主細胞利用芳烴受體偵查細菌群體感應信號

　　細菌感染不會自動導致疾病；許多細菌只有在大量出現時才變得危險。在一項新的研究中，來自德國馬克斯普朗克感染生物學研究所等研究機構的研究人員發現宿主細胞具有一種受體，它不能識別細菌本身，但可以偵察細菌之間的通訊。當有大量細菌存在時，宿主就會使用這種受體來記錄它們分泌的稱為毒力因子的致病性物質。相關研究結果近期發表在Science期刊上，論文標題為“Host monitoring of quorum sensing during Pseudomonas aeruginosa infection”。

圖片來自Science, 2019, doi:10.1126/science.aaw1629。

　　就環境中的機會性病原體而言，這種感染的臨界閾值特別高：只有當它們大量出現和/或產生致病性物質時，它們才能使人不知所措。

　　銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）就是這樣的一種細菌。每個人都經常接觸到它，這是因為它主要存在于水管、洗手盆和其他類似的地方。但是，大量的銅綠假單胞菌會導致嚴重的疾病。它們通過形成致病性物質來做到這一點，這就使它們能夠在宿主中站穩腳跟并造成損害。這種細菌很容易引起肺炎、傷口感染或菌血癥和血液中毒，尤其是在醫院患者中。鑒于這種細菌對抗生素具有高度抵抗力，這些疾病極難治療。

　　銅綠假單胞菌是如何決定何時適合發起攻擊的呢？它們通過稱為“群體感應分子”的小分子進行相互交流。僅當這種細菌達到足夠的密度時，它們才會產生致病性物質和粘液分子，從而保護它們免受抗生素和宿主自身免疫系統的攻擊。

　　這對于細菌來說是有意義的，這是因為只要不需要粘液和毒力因子，它們的產生僅意味著不必要的能量消耗。另一方面，在真正的攻擊中，能量消耗是值得的，這是因為只有這樣，它們才能成功感染宿主并將其用作“滋生地”。

　　觀察細菌之間的交流

　　論文通訊作者、馬克斯普朗克感染生物學研究所的Stefan Kaufmann及其研究團隊發現宿主細胞能夠借助于一種稱為芳烴受體（aryl hydrocarbon receptor）的受體觀察到銅綠假單胞菌之間的交流。這種受體檢測群體感應分子，使得宿主細胞能夠檢測到這種細菌何時準備發起攻擊。論文第一作者Pedro Moura-Alves解釋道，“通過這種刺探行為，宿主細胞能夠在需要抵御這種細菌攻擊的時候激活免疫系統。”

　　實際上，在銅綠假單胞菌達到它們的群體感應水平之前，這種受體竊聽這種細菌之間的交談；對群體感應的早期階段進行檢測，抑制芳烴受體，從而阻斷宿主免疫防御的過早啟動。Kaufmann說，“這對宿主是有效的，這是因為它節省了能量，讓少量的細菌單獨存在，前提是它們不會造成任何損害。只有當它們達到臨界數量時，才有足夠的能量進行防御。”這也有助于阻止由免疫系統反應引起的附帶損害。

　　因此，宿主不僅可以識別是否存在細菌，而且這些結果還表明，它也記錄了它們的數量增加的方式，以便對感染的不同階段做出反應。