對抗病毒及細菌感染的細胞防禦新機制?!

近期,由西班牙、美國、澳大利亞和巴西的研究人員共同在《Science》期刊上發表的一項研究,描述了一個迄今仍未知的新的免疫防禦機制。它是由脂滴(lipid droplets, LDs)精心策劃的機制,脂滴是一種能夠吸引並消除入侵病原體的胞器。

 

 

生物體內的食物櫃—負責儲存能量及營養—脂滴

我們的細胞會累積營養並聚集在一種稱為脂滴的胞器中,這些營養以脂肪的形式提供必要的能量使其發揮功能。例如,脂滴提供能量讓心臟跳動、讓肝臟發揮其代謝功能或讓肌肉能夠運動。來自西班牙生物醫學研究中心的Albert Pol教授說:「脂滴就像我們細胞的食物櫃一樣,我們在那裡累積了以後可能會使用到的食物。而這種情況發生在所有真核細胞中,從酵母或昆蟲到植物或哺乳動物。」

當病毒或細菌感染宿主細胞時,它們需要大量的營養來繁殖並且用最快速度到達脂滴。這份在《Science》期刊上發表的研究表示,脂滴對感染是有反應的,它們組織了一種由抗生素和抗病毒蛋白組成的複合物,以對抗並消除病原體。它是一種作用於人體所有細胞的機制,不僅僅是免疫系統的專業細胞,例如巨噬細胞。且在昆蟲中也觀察到了這種防禦策略,顯示了這個機制在我們先天免疫在進化過程中的重要性。

 

細胞先天免疫力的關鍵

研究人員表示,細胞為了保護自己免受感染,會在脂滴上放置大量的抗生素和抗病毒蛋白。總結而言,透過比較正常細胞和受感染細胞中脂滴的表面積,研究人員確定了400個候選物來觀察,當它們與病原體接觸時,它們將對脂滴起到保護作用。文獻第一作者、IDIBAPS小組的研究員Marta Bosch解釋說:「在這項研究中,我們集中研究了其中的6種蛋白質,結果顯示它們在感染不同類型的細菌時能保護細胞。」

西班牙國家心血管研究中心的MiguelSánchez-Álvarez接著說:「這些抗生素和抗病毒蛋白集中在細胞內的單個隔室中,可以在降低毒性的同時產生協同作用,並使其餘的細胞機制正常發揮作用。」

 

脂滴中介先天免疫防禦

 

脂滴是整合細胞代謝和宿主防禦的先天免疫樞紐

此外,研究結果顯示,這種策略可以產生廣譜反應,也就是說,是存在許多具有不同作用機制的抗生素和抗病毒藥物,甚至還可以產生協作機制來攻擊這些感染。作者進一步解釋說:「蛋白質之間的協同作用,好比說,其中一種負責破壞病原體的膜,而另一種去破壞它的基因組物質。」

Albert Pol教授最後總結:「這項研究代表了一種制式的轉變,因為即使直到現在,人們仍一直認為脂滴在感染過程中會替病毒或細菌服務。但有鑑於目前對抗生素的廣泛耐藥性,這項研究已經闡明了一種重要的防禦機制,有助於破譯與抗菌防禦有關的分子機制,這些機制可用於開發新的抗感染劑,未來將可應用於開發新的治療策略來阻止感染。」

 

 

參考資料:

  1. M. Bosch el al., “Mammalian lipid droplets are innate immune hubs integrating cell metabolism and host defense,” Science(2020). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aay8085
  2. Scientists discover a new mechanism for cellular defense against viral and bacterial infections

 

Ying Chang

作者

Ying Chang

曾在醫療相關領域工作三年,包含醫療耗材、檢測服務、扶持計畫等。希望能將更多生醫知識和即時消息分享給關注健康醫療的你們!

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