细胞骨架充当细菌的细胞保镖

铜绿假单胞菌(Pa)对大多数抗生素具有抗药性，会导致危及生命的伤口或肺部感染。Pa细菌物种具有逃避免疫系统和感染组织的一整套策略。

与弗莱堡大学的WinfriedRömer教授和CarstenSchwan博士以及卓越集群CIBSS(综合生物信号研究中心)合作的研究人员已经确定了一种以前未知的天然防御机制，可以保护细胞免受假单胞菌感染。该研究已发表在CellReports上。

细胞内部被营养物质包围，未被免疫系统检测到，是病原菌繁殖的理想场所。然而，长期以来人们一直认为它们大部分存在于细胞之外。“与此同时，很明显情况更加复杂，细菌以它们穿透的细胞为目标，”罗默解释说。

借助活细胞成像显微镜，这可以在实验室中观察到。细菌与细胞紧密接触，并在其膜上形成凹痕，直到它们完全被它吞没。

假单胞菌通过将毒力因子LecA与细胞膜表面的糖分子结合来触发细胞膜的凹陷。与糖结合的蛋白质在自然界中很常见，在其他细菌和病毒中也观察到。细菌和宿主细胞的强结合​​导致细胞膜像细菌周围的拉链一样自行闭合——这一过程罗默的工作组已经研究了很长时间。

“现在我们有意识地关注脓毒症在假单胞菌感染中的作用，”施万在描述当前研究的目标时说。

“众所周知，其他细菌可以操纵宿主细胞的化脓菌并利用它们来缓解渗透。但与此同时，化脓菌还可以包裹已经渗透的细菌并诱导它们的清除，因此它们在感染中具有矛盾的功能，”施万继续说道。脓毒症是细胞骨架的一部分，是一种类似于模块化支架的关键结构元素，可以灵活地组合在一起和分开。当涉及弯曲膜时，它们也经常发挥作用。

LecA的结合足以诱导septin积累

在他们的最新研究中，研究人员使用了他们在实验室中感染了铜绿假单胞菌的人类肺细胞。他们发现细菌的附着导致败血症在几秒钟或几分钟内聚集在该部位。如果细菌未能渗透，则堆积物会很快再次溶解。当将涂有LecA的小聚合物珠代替细菌给予细胞时，研究人员还可以观察到这种效果。这表明通过LecA的结合足以诱导脓毒症积累。

“我们预计假单胞菌想要这种脓毒症的积累，并且它在感染期间帮助他们，就像其他类型的细菌一样，”施万补充道。

相反，他们发现当研究人员击倒一些化粪池时，可以穿透的细菌数量是原来的两倍。“起初我们对结果感到惊讶，但现在我们认为这不仅仅是一个孤立的案例。可能是败血症对许多其他病原体也起到保护作用，”他总结道。

开发治疗耐药细菌的药物的基础

研究人员能够在进一步的实验中测量化粪池屏障的强度。为此，他们将最小的细菌模型连接到原子力显微镜(AFM)的悬臂上，从而可以将表面上最微小的压痕和阻力作为力来测量。研究人员发现，当聚合物珠子涂有LecA并积聚化脓素时，细胞膜的局部刚性明显更高。

“当你考虑到在感染过程中涉及许多不同的分子时，这是一个巨大的影响。为了产生如此巨大的影响，你通常必须抑制几个因素，否则就会做出补偿，”罗默说。“这有力地说明了化脓菌在预防感染方面确实发挥了重要作用。”

研究人员现在打算进一步研究凝集素和败血素。更好地了解这些蛋白质有助于找到旨在预防抗生素耐药细菌感染的药物的攻击点。