去年 5 月一部由連載于雜志少年 SIRIUS 的漫畫改編的番劇《工作細(xì)胞》進(jìn)入了國(guó)人的視野，它把人體當(dāng)成了一個(gè)巨大的城市、工廠，約有 37 兆 2 千億個(gè)細(xì)胞，每種細(xì)胞都有各自的任務(wù)?！豆ぷ骷?xì)胞》的集中出現(xiàn)的超級(jí)大反派就是肺炎鏈球菌。
肺炎鏈球菌，最初叫肺炎雙球菌，于 1881 年首次由巴斯德（Louis Pasteur）及 G. M. Sternberg 分別在法國(guó)及美國(guó)從患者痰液中分離出。為革蘭氏陽(yáng)性菌，個(gè)頭雖然很小只，但是不要小瞧它，它小小的個(gè)子可是蘊(yùn)含大能量的，有毒株菌體外有化學(xué)成分為多糖的莢膜。
肺炎鏈球菌，在人類發(fā)展中有著非常重要的地位，1944 年，美國(guó)微生物學(xué)家 Oswald Avery 等人通過(guò)肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，首次證實(shí) DNA 是遺傳物質(zhì)。同時(shí)，肺炎鏈球菌是引起肺炎的最常見(jiàn)細(xì)菌，也可導(dǎo)致腦膜炎或嚴(yán)重膿毒癥等疾病。
此外，這種細(xì)菌可以為其他微生物的攻擊鋪平道路。這使得這種細(xì)菌成為世界上最致命的細(xì)菌之一。
肺炎鏈球菌是世界上最致命的細(xì)菌之一。然而，5%～10% 的正常人上呼吸道中攜帶此菌作為正常菌群，并不發(fā)病。因此，了解肺炎球菌如何影響人體免疫系統(tǒng)是很重要的。但是肺炎鏈球菌如何克服先天免疫系統(tǒng)在宿主體內(nèi)存活至今仍不清楚。
過(guò)氧化氫（H2O2），是好氧單細(xì)胞和多細(xì)胞生物普遍存在的代謝副產(chǎn)物，在宿主與微生物的相互作用中起著重要作用。迄今為止，研究主要集中在免疫細(xì)胞產(chǎn)生的內(nèi)源性 H2O2 及其在殺死微生物或推動(dòng)炎癥過(guò)程中的作用。
然而，H2O2 的產(chǎn)生并不是真核宿主細(xì)胞的所特有的，許多微生物也產(chǎn)生 H2O2。微生物產(chǎn)生的 H2O2 如何影響宿主與微生物相互作用的動(dòng)態(tài)，特別是免疫細(xì)胞對(duì)微生物的反應(yīng)能力，目前尚不清楚。
2019 年 9 月 2 日，瑞典 Umeå 大學(xué)和斯德哥爾摩大學(xué)的研究人員在 Nature Communications 雜志發(fā)表了題為：Hydrogen peroxide release by bacteria suppresses inflammasome-dependent innate immunity 的研究論文。
研究表明，肺炎鏈球菌通過(guò)釋放 H2O2 來(lái)抑制炎癥小體，進(jìn)而削弱免疫系統(tǒng)并導(dǎo)致肺炎。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)其他產(chǎn)生 H2O2 的細(xì)菌，如口腔鏈球菌，也能阻斷炎癥小體。炎癥小體是先天免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，有助于病原體在宿主體內(nèi)的定植。
因此，首先，該研究發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌破壞先天免疫的新機(jī)制；其次，強(qiáng)調(diào)了 H2O2 在炎癥小體負(fù)調(diào)控中的意想不到的作用。
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任何入侵微生物的最終目標(biāo)都是在我們體內(nèi)和平地生存，而不會(huì)引發(fā)強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)。研究人員發(fā)現(xiàn)，肺炎鏈球菌和其他細(xì)菌通過(guò)靶向免疫系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分 —— 炎性小體來(lái)達(dá)到這一目的。炎性小體是一種蛋白質(zhì)復(fù)合物，它在識(shí)別外來(lái)分子 (例如在微生物或受損細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的分子) 后，啟動(dòng)殺死微生物和清除病變細(xì)胞的反應(yīng)。
研究人員發(fā)現(xiàn)，像肺炎鏈球菌這樣的細(xì)菌會(huì)釋放大量的過(guò)氧化氫，這會(huì)導(dǎo)致炎癥體失活，從而削弱免疫系統(tǒng)。
圖片來(lái)源：論文配圖
研究負(fù)責(zé)人 Nelson Gekara 表示：「通過(guò)使用過(guò)氧化氫來(lái)破壞免疫系統(tǒng)，細(xì)菌可以說(shuō)是在以毒攻毒。因?yàn)?，身體本身也會(huì)產(chǎn)生過(guò)氧化氫來(lái)抵御細(xì)菌?！垢邼舛鹊?H2O2 對(duì)宿主和微生物都有毒害作用。為了減輕這些毒害，大多數(shù)生物體都進(jìn)化出了過(guò)氧化氫酶等酶來(lái)中和 H2O2。
然而，一些細(xì)菌種類缺乏過(guò)氧化氫酶，一個(gè)著名的例子是肺炎鏈球菌。因此，肺炎鏈球菌感染的一個(gè)主要特征是大量產(chǎn)生 H2O2。在小鼠模型中，研究人員觀察到產(chǎn)生較少過(guò)氧化氫的細(xì)菌無(wú)法滅活炎癥小體，因此引發(fā)了更快的炎癥反應(yīng)，有效地清除了小鼠肺部的細(xì)菌。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，給小鼠接種一種特殊的酶（過(guò)氧化氫酶）來(lái)分解過(guò)氧化氫，可以增加炎癥和炎癥癥狀，從而更快地消除肺部的肺炎鏈球菌。最有名的一種能夠中和過(guò)氧化氫的物質(zhì)是維生素，如水果中的維生素 C。也許「一天一蘋果，醫(yī)生遠(yuǎn)離我」這句老話并不離譜。
總而言之，該研究表示，肺炎鏈球菌為了在宿主中持續(xù)存在，通過(guò)釋放大量過(guò)氧化氫，導(dǎo)致免疫細(xì)胞炎癥小體氧化失活，從而削弱免疫系統(tǒng)。此外，研究人員也證明了抑制炎癥小體是其他高 H2O2 產(chǎn)生的細(xì)菌的共同特征。這些發(fā)現(xiàn)意義重大，首先，發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌破壞先天免疫的新機(jī)制；其次，強(qiáng)調(diào)了 H2O2 在炎癥小體負(fù)調(diào)控中的意想不到的作用。