主要观点总结
本文介绍了科学家们关于细菌感染的新发现。研究发现在感染过程中,细菌倾向于定植在隐窝结构中,并受到组织几何形状的影响。研究进一步揭示了Piezo1蛋白在此过程中起到的作用,并与细菌共同定位在细胞边缘。利用这一机制,研究提出了一种载药纳米粒子递送抗生素的策略,能够更精确地打击病原菌聚集地,提高抗菌效果并减轻毒副作用。
关键观点总结
关键观点1: 细菌在感染过程中倾向于定植在隐窝结构中。
研究发现细菌感染不是随机分布的,而是受到组织几何形状的影响。细菌更倾向于感染细胞中细胞牵引力大的区域。
关键观点2: Piezo1蛋白在细菌感染中起到重要作用。
Piezo1蛋白在高牵引力区域富集并激活,帮助细菌进入细胞。实验证明,抑制肌动蛋白II会减少Piezo1在边缘的富集,而激活肌动蛋白II则会增加其富集。
关键观点3: 载药纳米粒子递送抗生素的策略具有更好的抗菌效果。
研究者利用载药纳米粒子递送利奈唑胺,准确递送到病原菌聚集地。这种策略在小鼠肠道VRE感染模型中表现出更好的抗菌效果,治疗后病原菌载荷大幅下降。
正文
实验结果显示,经典力敏感离子通道蛋白Piezo1会在高牵引力区域富集并显著激活,形成外囊泡帮助细菌进入细胞。
而这一机制也可以被我们反向利用,增加细菌感染部位的局部抗生素浓度,更有效地杀死致病菌。
该研究通讯作者为中国农业大学朱奎、北京大学黄建永、中国科学院深圳先进技术研究院黄术强。
为了搞清楚细胞感染组织时的规律,研究者们利用微接触印刷法制作了一批不同形状的模式化上皮单细胞层,能够在微观尺度上模拟上皮组织。有意思的是,
当研究者用荧光蛋白标记的金黄色葡萄球菌去感染上皮单细胞层的时候,惊讶地发现在细胞层边缘荧光强度显著更高,也就是说细菌更倾向于感染这些不同形状细胞层的边缘。
用不同细胞打底,又测试了其他知名致病菌,比如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、耐万古霉素肠球菌(VRE)等等,都出现了类似的细菌感染模式。
为什么细菌会对图形边缘独有偏好?
研究者分析发现,细胞层图形边缘附近的细胞牵引力更强,相应的,产生牵引力的肌球蛋白II水平也更高。研究者分别用肌球蛋白II的拮抗剂和激动剂去处理细胞,发现拮抗后细菌就不再偏好图形边缘了。