抵抗细菌:细胞内外联手拉响红色警报

　　人体内有一个免疫系统，它是人体抵御病原菌侵犯最重要的保卫系统。细胞外部的传感器发挥着免疫监视的作用，当有病原菌侵入人体后，传感器就会拉响警报，调动免疫系统执行免疫功能。近些年，研究人员已经确定Toll样受体(Toll-like receptors, TLR)是一类非常重要的免疫监视传感器，其可以检测到附近的细菌等。

　　近日，北卡罗来纳大学医学院的科研人员研究发现细胞内部也存在传感器信号通路，这些内部的传感器一旦检测到细菌，也会拉响安全警报。该研究表明，细胞内部和外部的传感器协同作用检测到细菌胞膜的组件——脂多糖(LPS)分子，从而触发机体的免疫系统的反应。该研究可能会促成感染性休克的新疗法。该研究目前发表在Science杂志上。

　　细菌侵入引发警报

　　感染性休克是免疫系统对细菌感染出现的一种过度反应，实质是病原微生物侵入机体导致炎性介质大量释放而引起的全身效应。

　　在抗感染防御过程中，外部传感器相当于一种黄色警报，它提示人体有细菌入侵。这些细菌可能是一些普通的非致病菌，也有可能是可引起严重感染的高危险级别的细菌。而内部传感器则相当于红色警报，它警告机体细菌已经侵入细胞内部，并且这些细菌具有操控人类细胞遗传的能力。

　　机体通过提高受攻击区域附近的血管通透性来对细菌感染做出反应，使得免疫系统细胞离开血流，寻找并破坏细菌。流体渗漏到感染周围的区域，引起特征性的肿胀。这有利于对抗感染，但当感染失去控制时，全身发生这样的免疫反应，会造成血压下降，心脏负担过重，导致器官衰竭甚至死亡。

　　在美国每年有 75 万人遭受感染性休克，造成了近 170 亿美元的花费。大约一半的感染性休克病例是由于合成 LPS (又称内毒素)的细菌所引起。事实上，大部分关于内毒素性休克的知识都来自于给动物注射高剂量的 LPS 研究。例如，以往的研究指出了 TLR4 基因的细胞外部传感器作用，没有 TLR4 基因的小鼠抵制内毒素性休克。

　　内外联手识别细菌

　　早在2013年1 月，发表在Science杂志上的一项研究中，该研究小组的科研人员证实在细菌进入细胞之时一种叫做 caspase-11 的传感器会发出安全警报。但他们并不清楚构成细菌细胞的成千上万的分子中哪些分子启动了这一新传感器。

　　在当前最新的研究中，科研人员对细菌的哪一组件被识别进行了探究。他们将细菌进行拆分并将其分别传送到细胞的胞质室区内。让他们惊讶地是，他们发现细胞内的 caspase-11 和细胞外的 TLR4 传感器一样，正在检测LPS。研究人员想知道两种传感器之间是否存在某种关联。

　　通过在败血症动物模型中开展大量的实验，研究人员证实内部和外部警报通过一个两步防御机制协同发挥作用： TLR4S 首先检测到细胞外面的 LPS，其将内部 caspase-11 警报设置到警戒状态。当达到极高剂量时，LPS 进入细胞，使 caspase-11 发出红色警报。在感染过程中，免疫系统实质上是使细菌侵入的细胞死亡，来夺去细菌复制的场所，使其暴露，然后免疫系统将细菌清除。然而，对细菌的过度免疫则会导致休克。

　　研究人员表示，阐明细菌感染激活传感器的机制，可能有助于研究人员开发出一些新方法预防或治疗感染性休克。