PNAS惊人发现肺炎会损害DNA

　　肺炎是全球死亡的主要原因，最近的一项研究显示，肺炎的一种最常见致病菌，可能会损害肺细胞的DNA。相关研究结果发表在六月十五日的《PNAS》杂志。

　　在这项研究中，来自新加坡-麻省理工学院（MIT）研究与科技联盟（Singapore-MIT Alliance for Research and Technology，SMART）的研究人员表明，一些肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）菌株所分泌的过氧化氢，可使人类肺细胞中的DNA双链断裂。这种断裂可切断DNA，从而产生对细胞有剧毒的断端，导致细胞自杀或细胞凋亡。

　　本文资深作者、麻省理工学院生物工程教授Bevin Engelward表示，过氧化氢的分泌，可损害肺细胞的DNA，削弱肺部对入侵病菌的防御，并使细菌更容易进入血液中。她说，这些研究结果，通过提供一种手段来测量一个人的疾病易感性，为肺炎患者带来了改进的治疗方式。本研究是由DNA损伤修复专家Engelward和新加坡国立大学教授、微生物学家Vincent Chow带领完成。第一作者是SMART传染病研究组成员Prashant Rai。

　　哈佛大学免疫学和传染病学教授Eric Rubin没有参与这项研究，但是他指出，过氧化氢常用作消毒剂，是因为它能杀灭各种各样的微生物。这项研究转变了这一概念：肺炎链球菌可使用过氧化氢，损害宿主DNA。

　　有毒的断裂

　　医生和研究人员早就知道，细菌能感染那些因流感而体弱的人——那些感染可能是致命的。

　　Chow说：“在1918年流感大流行中，大多数伤亡是由继发性细菌感染引起，特别是肺炎链球菌感染。有尸检证据表明，流感并不能直接杀死患者，病死率主要是由于之后的继发细菌感染引起。这真正激发起我们实验室的兴趣，来研究肺炎链球菌：很显然它与流感的致病性有关。我们要探究的是，肺炎链球菌及其产物（如过氧化氢），是否可能对感染宿主的DNA造成损伤。”

　　然而，直到现在，研究人员都认为，DNA双链断裂并不是肺炎链球菌所引起的损伤。Rai说：“过去曾经有研究报道称，某些细菌会造成DNA损伤，但没人认为，DNA损伤在急性感染（如肺炎）中发挥作用。”

　　该研究小组用荧光染料来定位DNA修复病灶、在DNA双链断裂部位形成的磷酸化组蛋白（被认为在DNA损伤修复中发挥作用）。在对三株肺炎链球菌进行检测后，研究人员发现，细菌的存在，可导致双链断裂的频率显著增加，这种DNA损伤可引起细胞凋亡。

　　在他们的实验中，细菌产生的过氧化氢数量和DNA损伤数量，都取决于菌株。特别是，有一个菌株可引起相对高数量的DNA双链断裂；同一菌株也产生最多的过氧化氢。

　　然后研究人员想确定，在真实的疾病中过氧化氢会引起多么严重的损伤？为此，研究人员在小鼠中测试了两株肺炎链球菌，其中一个感染的菌株最能产生过氧化氢；其他一个菌株通过基因工程，不能产生过氧化氢。这些实验证实，产生过氧化氢的细菌，更容易侵入肺部和血液。

　　英国谢菲尔德大学传染病教授David Dockrell没有参与这项研究，但是他指出，这是一项重要的工作，拓展了我们关于“细菌感染如何引起肺损伤”的知识。

　　太多的过氧化氢

　　人体可在炎症部位产生过氧化氢：如果身体感知到感染，会激活先天的炎症反应，包括免疫细胞，如巨噬细胞和中性粒细胞。Engelward说：“它们生产的是活性氧和形态氮，包括过氧化氢的的增加——真正有毒的化学品，对击败传染物很重要。”

　　Rai说：“如果细菌本身产生过氧化氢，它可能会超过宿主可以容忍的阈值。”此外，炎症反应可能不会对抗过氧化氢生产菌。Engelward说：“经预测，分泌过氧化氢的肺炎链球菌菌株，可抵抗我们体内的活性氧，被用来清除感染，因为细菌已经可耐受自己的活性氧物种。”

　　筛选人和细菌

　　肺炎链球菌菌株可引起DNA损伤，这一发现可能会为改善分诊和治疗（根据患者和细菌菌株的特异性结合），打开新的途径。

　　Engelward说：“众所周知，DNA修复能力在人与人之间是可变的：一些人能比另外一些人更好地修复他们的DNA。”结合这些最新的研究结果表明，DNA修复能力较低的人，可能更容易患上某些类型的肺炎。

　　Engelward和MIT生物学和生物工程教授Leona Samson的实验室，一直致力于测量一个人DNA损伤修复能力的技术。目前已存在某些技术，可确定一个人感染的是哪种肺炎菌株。但这种技术，搭配测量一个人DNA修复能力的技术，可让医院在早期确定，一次特定的肺炎感染对某位患者会有多么糟糕。能够预测谁是最容易患上致命肺炎，最终可能挽救更多的生命。