PLoS Pathog：新研究揭示沙门氏菌如何在体内散播

2012年12月6日讯 /生物谷BIOON/ --英国剑桥大学科学家12月6日发表在PLoS Pathogens杂志上的一项研究揭示了细菌在体内扩散的新机制，可能确定了能防止细胞传播感染的靶标。

沙门氏菌是一大威胁公众健康，引起全身性疾病（伤寒和副伤寒），肠胃炎和非伤寒败血症（NTS）的病毒。在自然感染过程中，沙门氏菌通常是通过污染水或食物感染人类，健康人群通过与病毒携带体接触也会感染。目前，沙门氏菌感染的疫苗和治疗方法还没有足够有效来预防感染，因此有必要开发新的治疗策略。

英国剑桥大学Andrew Grant博士说：我们尚未回答的一个关键问题是病原体如沙门氏菌如何在体内单细胞水平传播和生长。这也是阻碍我们开发治疗性疫苗的难题之一。

在感染过程中，沙门氏杆菌主要分布在免疫系统细胞内，细菌能适应周围的环境和抵抗具有抗菌活性的细胞。新研究表明其实细菌在体内逃避免疫反应传播情况很复杂。

体外（试管）细胞培养实验中，发现体外宿主细胞内沙门氏菌的复制一定程度上取决于细菌注射器状结构3型分泌系统（T3SS ）。然后3型分泌系统融入到宿主细胞中，这反过来又提高该细胞内细​​菌复制所需的细菌蛋白质。T3SS由被称为沙门氏菌SPI-2区域的细菌染色体基因所编码。将这种培养细胞注入整个动物中，SPI-2 T3SS也是人体细胞内细菌复制所必须。

使用荧光显微镜和激光共聚焦显微镜（成像技术），研究人员发现SPI-2 T3SS在人体细胞内细菌复制是必须的。研究人员已经证明，宿主细胞内缺乏SPI-2的突变体虽然会达到很高的细胞数量，但这种情况不会发生在体外细胞培养中。

研究人员研究这种现象进一步取得了惊人的发现，缺乏SPI-2 T3SS的沙门氏菌仍被困在细胞内，不能在体内扩散。一个想法就是这又会导致细菌由于营养空间限制的结果分裂受阻。

这些调查结果对一些体外实验系统是适用的，但对哺乳动物生物体非常复杂的结构是否亦如此还需进一步研究。Grant博士说：沙门氏菌是一种重要的公共健康威胁。不幸的是，有效的治疗方法和疫苗接种迄今未能实现，部分原因是缺乏了解细菌如何传播。这项研究提供了重要的见解，希望这将导致出现新的医疗干预

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Attenuated Salmonella Typhimurium lacking the pathogenicity island-2 type 3 secretion system grow to high bacterial numbers inside phagocytes in mice.
Abstract
Intracellular replication within specialized vacuoles and cell-to-cell spread in the tissue are essential for the virulence of Salmonella enterica. By observing infection dynamics at the single-cell level in vivo, we have discovered that the Salmonella pathogenicity island 2 (SPI-2) type 3 secretory system (T3SS) is dispensable for growth to high intracellular densities. This challenges the concept that intracellular replication absolutely requires proteins delivered by SPI-2 T3SS, which has been derived largely by inference from in vitro cell experiments and from unrefined measurement of net growth in mouse organs. Furthermore, we infer from our data that the SPI-2 T3SS mediates exit from infected cells, with consequent formation of new infection foci resulting in bacterial spread in the tissues. This suggests a new role for SPI-2 in vivo as a mediator of bacterial spread in the body. In addition, we demonstrate that very similar net growth rates of attenuated salmonellae in organs can be derived from very different underlying intracellular growth dynamics.