科學家找到神秘“食骨結核病”曾小範圍爆發的額原因
結核病最常見的是與肺部感染有關,然而,在美國2%的病例中,它也會影響到骨骼。這是一種痛苦的情況,使骨骼看起來像被啃過一樣。一些埃及木乃伊的9000年前的骨架顯示出骨骼中有結核病感染的明顯跡象。
當杜克大學醫生傑森-斯托特醫學博士在2000年代中期遇到北卡羅來納州維克縣爆發的一場奇特的結核病,其中六個人的感染已經擴散到肺部以外,這是一個奇怪的難題。斯托特說:”六個人中有四個是在骨頭中出現症狀,這遠遠超過了2%。”
第一個患有這種疾病菌株的人被稱為索引病例,顯然他是在越南時感染了這種細菌。他當時並沒有感覺很不舒服,在他的工作場所與大約400人接觸過。
杜克大學醫學教授Stout說:”所以這是工作場所的長期接觸,”他通過接觸者追踪和衛生部門的記錄追踪並確定了七個後續感染者。
所有八個人都被成功地用抗生素治療,並對他們的同事進行了預防護理。然後,這種奇怪的爆發就消失了。然而,這個謎團從未被真正解開。
直到幾年後,Stout與他的同事和結核病研究人員David Tobin博士進行了一次偶然的談話,他是杜克大學分子遺傳學和微生物學及免疫學的副教授。
托賓的實驗室與杜克大學、聖母大學和德克薩斯大學的幾位同事一起準確地找出了這些特殊的結核病菌是如何以及為何如此流動的。他們的發現最近發表在《細胞》雜誌上。
在美洲和歐洲發現的結核菌株中,這些細菌似乎更有可能留在肺裡。但是這個菌株是高度可移動的。
由Joseph Saelens、Mollie Sweeney和Gopinath Viswanathan領導的Tobin團隊對細菌樣本進行了基因測序,發現它最像來自一組被稱為1系的菌株的祖先菌株。在美國,我們傾向於看到現代菌株,即2、3和4系,但1系仍然存在,主要在南亞和東南亞。
結核分枝桿菌通常感染一種叫做巨噬細胞的白血球,一種高度移動的掃街細胞,它四處移動尋找入侵者,然後吞噬它們並將它們嚼碎。(Macrophage在拉丁語中是大吃貨的意思)致病細菌的工具箱的一部分是一套獨特的化學信號,其分泌的因子可以保護自己不受免疫系統的影響並告訴其巨噬細胞宿主該怎麼做。
Tobin團隊想找到讓維克縣的細菌的巨噬細胞更具有流動性並離開肺部的差異。他們比較了來自225個不同結核菌株的基因變體,特別關注其分泌因子的基因。他們發現的是一種叫做EsxM的分泌因子,它在這種細菌中是活躍的,但在現代菌株中被一個突變所滅活。
然後,與進化生物學家、杜克大學分子遺傳學和微生物學助理教授Craig Lowe合作,他們查看了來自3236個不同結核菌株的基因測序,發現這種模式持續存在:現代菌株有一個沉默的EsxM分泌因子版本。
為了進一步證明他們的觀點,研究人員將EsxM的活性版本放入現代菌株的安全減毒版本中,並觀察它們在實驗室皿中的巨噬細胞宿主變得更加活躍和機動。Tobin說:”我們可以看到巨噬細胞形狀和結構的這些變化,它們變得更具遷移性。他們還在一個具有祖先版本的菌株中敲除了EsxM,並使受感染的巨噬細胞的移動性降低。”
廣泛分佈的現代結核菌株似乎從留在肺部中獲益,因為它們通過呼吸在空氣中傳播的方式。留在肺里大概會給它們提供一個更好的發射台,以找到新的宿主。
幸運的是,這種遷移性結核菌株在當地沒有再出現過,Stout說,”希望是因為我們做了很好的工作,讓很多人接受了預防性治療。” 但其奇怪的流動性之謎已經被解開。