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震驚!每天有300億個噬菌體進(jìn)入人體
第一次世界大戰期間1915年,細菌學(xué)家弗雷德裡(lǐ)克·圖爾特(Frederick Twort)在戰士兵糞便細菌中發(fā)現了噬菌體,這(zhè)是一種(zhǒng)細菌病毒,能(néng)在細菌體内繁殖并殺死細菌。噬菌體後(hòu)來成(chéng)爲重要模式微生物,導緻DNA雙螺旋結構的發(fā)現,奠定了分子生物學(xué)的基礎。
100年過(guò)去了,科學(xué)家在許多不同來源,如海洋和土壤内細菌中都(dōu)發(fā)現這(zhè)種(zhǒng)病毒的蹤迹,現在科學(xué)家再次發(fā)現細菌噬菌體對(duì)人類身體健康也具有重要意義,每天人體可以通過(guò)腸道(dào)吸收300億個噬菌體。
雖然這(zhè)些病毒最終會(huì)怎麼(me)樣還(hái)不了解,但這(zhè)一研究和最近的相關研究讓科學(xué)家開(kāi)始認真考慮噬菌體組學(xué),體内這(zhè)種(zhǒng)數目巨大的噬菌體是否會(huì)影響我們的生理功能(néng),如調節免疫系統功能(néng)。論文作者澳大利亞墨爾本莫納什大學(xué)噬菌體研究人員傑裡(lǐ)米·巴爾說(shuō),基礎生物學(xué)教科書認爲,噬菌體不會(huì)影響真核細胞。他現在确信,這(zhè)徹頭徹尾的是廢話。
幾十年來多數關于噬菌體的醫學(xué)研究,集中于利用能(néng)特異性殺死細菌的特征,把噬菌體作爲對(duì)付細菌治療細菌感染的工具。這(zhè)方面(miàn)前蘇聯一些國(guó)家有比較多的研究。也有許多令人信服的成(chéng)功案例,但是噬菌體療法希望進(jìn)入标準的臨床治療方法。
巴爾教授早期的研究表明,噬菌體本身可以幫助身體免受病原體侵害。從珊瑚到人類,他發(fā)現噬菌體在粘液層含量是四倍多,就(jiù)像保護我們的牙龈和腸道(dào)一樣,在鄰近環境中也是如此。研究發(fā)現,噬菌體蛋白質殼可以結合粘蛋白,與水一起(qǐ)形成(chéng)粘液分泌分子。
這(zhè)是噬菌體和宿主動物來說(shuō)是互惠互利的,集中在黏液中讓噬菌體有機會(huì)感染更多細菌,讓宿主避免特異性細菌靠近和感染宿主細胞。巴爾用一系列體外研究表明,病毒具有幫助宿主免受特異細菌感染的作用,給宿主提供了特定免疫力。
最新研究發(fā)現,這(zhè)些噬菌體可以從腸道(dào)粘液進(jìn)入人體。在培養條件下,人類上皮細胞會(huì)吸收噬菌體并將(jiāng)其運輸到内部。這(zhè)種(zhǒng)運輸的分子機制仍然不清楚,但研究人員發(fā)現細胞内囊泡封閉的病毒。更重要的是,這(zhè)些人體組織官腔側細胞,一直能(néng)主動攝取噬菌體,并持續將(jiāng)它們釋放到組織側,這(zhè)顯然是一種(zhǒng)主動運輸噬菌體的過(guò)程。從培養細胞攝取噬菌體的速度來估算,人體每天可以攝取300億個噬菌體。
(看來這(zhè)些細菌的病毒能(néng)主動進(jìn)入人體細胞,難道(dào)這(zhè)些噬菌體也能(néng)“感染”人類細胞?)
波蘭科學(xué)院弗羅茨瓦夫免疫學(xué)和實驗治療研究所分子生物學(xué)家克裡(lǐ)斯蒂娜·達布羅斯卡說(shuō),這(zhè)項新研究“很好(hǎo)”展示了噬菌體如何進(jìn)入人體。但她提醒說(shuō),培養皿不同于活體動物的腸道(dào),巴爾實驗的一些細胞是癌細胞,與正常細胞相比,可能(néng)具有不同的噬菌體攝取能(néng)力。
噬菌體進(jìn)入我們的組織,到底要做什麼(me)?2004年,Dabrowska等報告,一種(zhǒng)特定類型的噬菌體可與癌細胞膜結合,減少腫瘤生長(cháng)和擴散。幾年後(hòu),Dabrowska研究生顧問,噬菌體專家Andrzej Gorski指出,噬菌體在注射時(shí)會(huì)影響小鼠免疫系統,降低T細胞增殖和抗體産生。在小鼠中,甚至可以防止免疫系統攻擊移植組織。
巴爾認爲,細菌病毒穩定流入人類細胞産生“胞内噬菌體”,可以調節免疫反應。今年由比利時(shí)研究人員發(fā)表的一項研究成(chéng)果可能(néng)支持這(zhè)一觀點:當從健康人身上采集的白血細胞暴露于五種(zhǒng)不同的噬菌體種(zhǒng)類時(shí),細胞會(huì)産生免疫分子,這(zhè)些免疫分子可減輕流感症狀和炎症。密蘇裡(lǐ)州聖路易斯華盛頓大學(xué)醫學(xué)院免疫學(xué)家赫伯特·維爾京小組發(fā)現,2型自身免疫性疾病、1型糖尿病和炎症性腸病的人腸道(dào)噬菌體與正常健康人不同。
巴爾推測,這(zhè)個噬菌體也可能(néng)提醒免疫系統存在潛在病原體。細菌感染會(huì)帶來一波新的噬菌體進(jìn)入人體,這(zhè)可能(néng)以某種(zhǒng)方式觸發(fā)可能(néng)靶向(xiàng)細菌的免疫炎症反應。
巴爾說(shuō),一旦科學(xué)家了解進(jìn)入人體噬菌體的作用,就(jiù)可以開(kāi)始考慮用噬菌體操縱身體内細菌群落,甚至可控制人體細胞。但他謹慎指出,噬菌體生物才剛剛開(kāi)始萌芽,鑒于目前對(duì)噬菌體和機體相互作用了解很少,噬菌體生物學(xué)的醫療應用仍然十分久遠。