研究人員開發(fā)了一種基于活細(xì)胞成像的系統(tǒng)，可以提供分子和生物力學(xué)的見解，了解萊姆病細(xì)菌如何鎖定并沿著血管內(nèi)表面移動(dòng)，到達(dá)身體的關(guān)鍵目的地，在那里它們可以持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。避免治療。具有諷刺意味的是，這些細(xì)菌用于通過身體傳播的相同策略也被免疫細(xì)胞用于預(yù)防傳染病。該研究于8月25 日出現(xiàn)在Cell Reports上。“人們對(duì)細(xì)菌 - 血管相互作用的生物力學(xué)知之甚少，盡管了解這對(duì)于了解細(xì)菌如何通過心血管系統(tǒng)傳播通過身體，以及開發(fā)阻止細(xì)菌傳播的方法非常重要，”高級(jí)研究作者塔拉說。多倫多大學(xué)的Moriarty。“我們的體外基于活細(xì)胞成像的系統(tǒng)將允許更有效地解剖潛在的相互作用機(jī)制，并更快速地篩選細(xì)菌 - 內(nèi)皮細(xì)胞相互作用和傳播的抑制劑。”

Moriarty和她的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種流動(dòng)室系統(tǒng)和實(shí)時(shí)跟蹤方法，能夠顯微鏡分析與血管表面襯里的人體內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)菌相互作用。利用萊姆病細(xì)菌(Borrelia burgdorferi)的基因修飾菌株，研究人員發(fā)現(xiàn)稱為BBK32的細(xì)胞表面粘附蛋白在穩(wěn)定和加強(qiáng)流動(dòng)下的細(xì)菌 - 血管相互作用中起重要作用。通過計(jì)算細(xì)胞從內(nèi)皮細(xì)胞中的位移，研究人員還發(fā)現(xiàn)微生物使用類似蹦極繩索的系繩來(lái)穩(wěn)定和加強(qiáng)這些粘合。利用他們基于成像的系統(tǒng)，研究人員繼續(xù)發(fā)現(xiàn)細(xì)菌沿著流動(dòng)的內(nèi)皮表面移動(dòng)，通過沿著一系列連續(xù)形成和斷裂的鍵轉(zhuǎn)移機(jī)械載荷。與在猴子欄桿上擺動(dòng)的孩子類似，細(xì)菌將力從一個(gè)鍵轉(zhuǎn)移到下一個(gè)鍵而沒有完全分離，每當(dāng)他們建立新的鍵時(shí)減速，并且當(dāng)他們斷開鍵并且轉(zhuǎn)換到下一個(gè)鍵時(shí)加速。這種重復(fù)循環(huán)使細(xì)菌以恒定的總速度穩(wěn)定地在內(nèi)皮表面上移動(dòng)，類似于稱為白細(xì)胞的免疫細(xì)胞通過血管的方式。

另外的計(jì)算表明，細(xì)菌運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的推進(jìn)力強(qiáng)于流動(dòng)對(duì)細(xì)菌施加的力，這表明微生物可能使用稱為鞭毛的旋轉(zhuǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)沿著血管壁主動(dòng)遷移并離開脈管系統(tǒng)到達(dá)特定組織，甚至在血流產(chǎn)生的力條件下。整個(gè)過程類似于人類沿著河流游泳，使用他們的腿向岸邊的樹木移動(dòng)，抓住一系列樹枝減速，并最終拉動(dòng)樹枝，同時(shí)踢出河流并到達(dá)干燥的土地。

“利用血液提供的河流和溪流網(wǎng)絡(luò)傳播萊姆病細(xì)菌的能力，以及捕獲這些河流和溪流的能力，對(duì)于在全身蔓延非常重要，因?yàn)樗鼈兛梢钥朔鄠惗啻髮W(xué)的第一作者羅達(dá)巴·埃巴迪說：“血液流動(dòng)引起的傳播障礙”。“這種特性可能有助于細(xì)菌進(jìn)入可能持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間的部位，因此這種特性可能會(huì)使這些細(xì)菌更難以治療感染。”研究結(jié)果還表明，針對(duì)BBK32或尚未識(shí)別的內(nèi)皮細(xì)胞受體的藥物可以幫助預(yù)防或減緩萊姆病細(xì)菌向關(guān)節(jié)，心臟和神經(jīng)系統(tǒng)的傳播，從而消除或減輕關(guān)節(jié)炎等癥狀的嚴(yán)重程度。 ，心臟炎癥，面癱和神經(jīng)疼痛。由于BBK32樣蛋白也是由金黃色葡萄球菌和化膿性鏈球菌等病原體以及某些疏螺旋體屬產(chǎn)生的，因此研究結(jié)果也可能與由血液傳播的細(xì)菌引起的其他嚴(yán)重疾病有關(guān)，包括肺炎，復(fù)發(fā)性發(fā)熱和炎癥影響心臟，骨骼和神經(jīng)系統(tǒng)。此外，

在未來(lái)的研究中，研究人員將嘗試鑒定BBK32與之相互作用的內(nèi)皮受體，評(píng)估細(xì)菌鞭毛在血管相互作用和傳播中的生物力學(xué)作用，并嘗試確定細(xì)菌如何靶向與不同組織相關(guān)的特定內(nèi)皮細(xì)胞。更廣泛地說，他們的細(xì)胞成像方法可用于研究其他病原體如何通過身體傳播。“我們真的希望其他實(shí)驗(yàn)室可以使用我們已經(jīng)建立的一些方法來(lái)研究其他錯(cuò)誤，并且很樂意幫助其他團(tuán)隊(duì)這樣做，”Moriarty說。“還有很多工作要做，而我們迄今為止看到的只是冰山一角。”