Cell：细菌的脂多糖是如何进入胞浆激活天然免疫系统的？

在天然免疫反应过程中，宿主的免疫细胞可以通过多种机制识别外源微生物信号，其中包括位于细胞膜表面的Toll样受体，这类受体能够识别胞外的微生物组分，比如LPS。另外还有一些存在于胞浆中的受体，它们能够特异性识别入侵细胞内部的微生物成分。此前研究发现LPS如果进入胞浆中，则能够引发caspase-11炎症小体的激活，进而引起炎症反应。然而，很多具有这一现象的细菌本身并不具有入侵细胞的能力。那么，这些细菌的LPS是如何能够进入胞浆中并引起caspase-11的激活呢？针对这一问题，来自美国康州大学医学院的VijayA.K.Rathinam进行了深入研究，相关结果发表在最近一期的《cell》杂志上。

首先，作者利用肠出血性大肠杆菌（EHEC）对细胞进行了感染，并通过细胞亚组分分离技术得到了感染后细胞的上清，细胞膜以及胞浆。之后，作者检测了这些组分中LPS的含量。结果显示，在感染后细胞的胞浆中出现了明显的LPS，然而，这一组分中却没有细菌的存在。这说明LPS可以不依赖于细菌的侵染而独立地进入 中。

接下来，作者希望了解为什么LPS能够进入胞浆中。为此，他们首先利用cytochalasinD（细胞松弛素）阻断细胞的内吞作用，之后再次进行感染。结果显示，这一处理无法影响LPS进入胞浆。还有一种可能是LPS释放到胞外，以小分子的形式自由地进入胞浆中，为了检验这一假设，作者们将纯化的LPS小分子与巨噬细胞进行共同孵育。结果显示，LPS无法顺利进入细胞内部。因此这一假设也不成立。除此之外，细菌还拥有一类叫做"III型分泌系统"的结构，该结构能够在细胞表面打孔，从而方便毒性因子的释放，然而，作者利用该系统确实突变的细菌进行感染，同样发现LPS能够顺利进入胞浆。因此该假设同样不成立。

此前研究发现：经过热处理杀死后的细菌无法激活细胞的caspase-11。这有两个假设：其一，热处理导致细菌的LPS丧失功能；而热处理导致细菌无法将其LPS"输送"到宿主细胞。作者通过人工转染热处理后的细菌裂解物，发现该处理能够激活宿主细胞内的caspase11的激活，从而验证了第二种猜测。同时，该实验也证明活性细菌中存在一套能够将LPS运送到宿主细胞中的系统。

此前研究发现：细菌能够分泌一种小型的囊泡（Extracellularvesicles），对于革兰氏阴性菌来讲，这种囊泡被称为"outermembranevesicles（OMV）"。该囊泡中富含LPS。因此，作者们认为有可能细菌通过将OMV与宿主细胞进行融合达到运送LPS的目的。通过电镜观察，作者们确实发现在细菌感染过程中宿主细胞内部出现一种类似于"OMV"的结构。之后，他们将纯化后的OMV与巨噬细胞进行共同培养，结果显示，培养后的细胞胞浆中出现了大量的LPS。

进一步，作者通过细胞试验发现OMV与巨噬细胞共同孵育能够促进IL-1B的成熟与释放。之后，为了证明是OMV中的LPS而非其它组分导致这一效应，作者比较了野生型细菌的OMV与突变体细菌（无法合成正常的LPS）的OMV。结果显示，突变体细菌的OMV确实无法引发IL-1B的成熟与释放，这些实验共同证明了细菌利用OMV将LPS运送到细胞内部从而引发炎症反应的事实。另外，通过比较野生型与caspase11缺失突变体的细胞在响应OMV刺激时的区别，作者发现突变体细胞受到OMV刺激后产生IL-1b的量明显低于野生型。这一实验证明了该炎症反应依赖于caspase11。

之后，作者利用一系列细胞内吞作用的抑制剂证明了OMV的进入需要依赖细胞的内吞作用。

最后，通过体内实验，作者证明了OMV对于大肠杆菌的感染具有重要的作用。

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