麻風(fēng)桿菌(Mycobacterium leprae)已折磨人類(lèi)上百年了,，但是這并不意味著人們已經(jīng)揭示它的所有秘密。在小鼠體內(nèi)開(kāi)展的一項(xiàng)新研究提示著這種能夠讓人毀容的致病菌利用一種生物詭計(jì)來(lái)施加傷害：它將某些神經(jīng)細(xì)胞重編程為干細(xì)胞樣細(xì)胞,，并利用它們侵入身體的肌肉和中樞系統(tǒng)之中。這是科學(xué)家們首次觀察到細(xì)菌以這種方式對(duì)細(xì)胞進(jìn)行重編程,。專(zhuān)家們說(shuō),，這些研究發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致人們開(kāi)發(fā)出新的療法來(lái)治療麻瘋病和其他的神經(jīng)退化性疾病。相關(guān)研究結(jié)果于2013年1月17日發(fā)表在Cell期刊上,，論文標(biāo)題為"Reprogramming Adult Schwann Cells to Stem Cell-like Cells by Leprosy Bacilli Promotes Dissemination of Infection",。
在全世界，每年有20多萬(wàn)人被確診為患上麻瘋病(也被稱(chēng)作漢森病),。人們已知道它是由麻風(fēng)桿菌(Mycobacterium leprae)導(dǎo)致的,，而且也知道它會(huì)導(dǎo)致患病者的手和腳發(fā)生畸形病變和嚴(yán)重性地喪失知覺(jué)。但是他們并不知道這種感染是如何在全身擴(kuò)散的,，也不知道它為何會(huì)如此廣泛地導(dǎo)致神經(jīng)受損,。這部分上是因?yàn)樗茈y研究：導(dǎo)致麻風(fēng)病的這種細(xì)菌很難在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行培養(yǎng)，因此科學(xué)們只能在被感染的人們,、犰狳和經(jīng)過(guò)基因改造的小鼠體內(nèi)研究它,。
為了解決這些長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，來(lái)自英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)的生物學(xué)家Anura Rambukkana和他的同事們發(fā)現(xiàn)了這種疾病的另一個(gè)細(xì)節(jié)：它偏好感染施旺細(xì)胞(Schwann cell),，其中這種細(xì)胞是包被神經(jīng)和協(xié)助傳遞神經(jīng)系統(tǒng)信號(hào)的特化細(xì)胞,。研究人員從小鼠體內(nèi)分離出施旺細(xì)胞，并利用麻風(fēng)桿菌感染它們,。
他們很快就吃驚地發(fā)現(xiàn)這種細(xì)菌能夠轉(zhuǎn)化這種細(xì)胞,，即它們關(guān)閉在成熟施旺細(xì)胞中表達(dá)的基因，并開(kāi)啟與細(xì)胞發(fā)育早期階段相關(guān)聯(lián)的基因,。這些細(xì)胞變成未成熟的類(lèi)似于在骨髓和其他組織中發(fā)現(xiàn)的某種類(lèi)型干細(xì)胞的細(xì)胞,，從而能夠變成骨細(xì)胞和肌細(xì)胞。
當(dāng)研究人員把這些發(fā)生變化的細(xì)胞再次移植到小鼠體內(nèi)時(shí),，其中的一些細(xì)胞遷移到肌肉組織,，并且把這種細(xì)菌擴(kuò)散到它們到達(dá)的任何地方。這些研究結(jié)果提示著麻風(fēng)桿菌劫持施旺細(xì)胞，破壞它們隔離和維持神經(jīng)系統(tǒng)的能力,，因此它能夠使用這些細(xì)胞侵入體內(nèi)的其他組織,。
Rambukkana希望未來(lái)的研究將有助于更多地揭示麻風(fēng)桿菌如何轉(zhuǎn)化施旺細(xì)胞。他說(shuō),，理解這種過(guò)程將可能有助于醫(yī)生們?cè)诟绲碾A段診斷麻風(fēng)病,，從而可能盡早地阻止它。"它也能有助于我們找到新的方法來(lái)產(chǎn)生用于治療的干細(xì)胞,，因此我們能夠治療其他的神經(jīng)退化性疾病",，如多發(fā)性硬化癥。
來(lái)自德國(guó)愛(ài)爾蘭根-紐倫堡大學(xué)的發(fā)育神經(jīng)生物學(xué)家Michael Wegner(未參與這項(xiàng)研究)說(shuō),，也存在值得告誡的地方,。他注意到，這項(xiàng)研究并沒(méi)有證實(shí)麻風(fēng)桿菌以同樣的方式選擇施旺細(xì)胞,。不過(guò),，在這項(xiàng)使用先進(jìn)方法的吸引人的研究中，它確實(shí)提供一種看似合理的機(jī)制,。(生物谷Bioon.com)
DOI:10.1016/j.cell.2012.12.014
PMC:
PMID:
Reprogramming Adult Schwann Cells to Stem Cell-like Cells by Leprosy Bacilli Promotes Dissemination of Infection
Toshihiro Masaki1, 2, 4, Jinrong Qu4, Justyna Cholewa-Waclaw1, 2, Karen Burr2, Ryan Raaum4, Anura Rambukkana1, 2, 3, 4, ,
Differentiated cells possess a remarkable genomic plasticity that can be manipulated to reverse or change developmental commitments. Here, we show that the leprosy bacterium hijacks this property to reprogram adult Schwann cells, its preferred host niche, to a stage of progenitor/stem-like cells (pSLC) of mesenchymal trait by downregulating Schwann cell lineage/differentiation-associated genes and upregulating genes mostly of mesoderm development. Reprogramming accompanies epigenetic changes and renders infected cells highly plastic, migratory, and immunomodulatory. We provide evidence that acquisition of these properties by pSLC promotes bacterial spread by two distinct mechanisms: direct differentiation to mesenchymal tissues, including skeletal and smooth muscles, and formation of granuloma-like structures and subsequent release of bacteria-laden macrophages. These findings support a model of host cell reprogramming in which a bacterial pathogen uses the plasticity of its cellular niche for promoting dissemination of infection and provide an unexpected link between cellular reprogramming and host-pathogen interaction.
