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最新研究证实,变秃真的可以变强大!

|· 本文来自“我是科学家”·|

20世纪初,美国纽约曼哈顿的空气中总笼罩着被伤寒所威胁的恐怖。而这一切都来源于一位名为玛丽·马龙(Mary Mallon)的厨子。

1906年的夏天,玛丽在银行家查理斯·沃伦(Charles H. Warren)纽约的豪宅中寻得了一个厨子的职位。然而在她就职的两周后,这一家11人中有6人因得了伤寒住进了医院。

在现代医学和微生物学刚刚启蒙、抗生素还未发明的当时,伤寒是一种死亡率大于10%的可怕传染病。

为了查清家人受害的原因,沃伦雇了当时有名的卫生学家乔治·索伯(George Sober)来调查真相。索伯简单问询了患病者,发现他们的共同点是都吃了当地的蚌,他推测有可能是水产品携带了病原体,于是草草整理了调查结果就这么交了差。毕竟,伤寒在当时纽约卫生条件糟糕的贫民区经常发生,他觉得这次富人家中的伤寒爆发可能只是一个意外。

玛丽因东家的变故丢了工作,又辗转于多户富人家中,继续干着厨子的工作。伤寒也跟着她到处传播。到1907年的3月,玛丽一共服务了8户人家,而这8户人无一例外的出现了伤寒症状。

此时,索伯有点摸不到头脑了,在他的概念中,伤寒的出现往往与糟糕的环境和不洁的饮食直接联系,可这次伤寒却连续出现在了环境优渥、衣食无忧的富人家中,难不成出现了只感染富人的伤寒?

直到后来,索伯发现一个规律——这些染病的家庭都曾雇佣过玛丽。这时他才意识到,玛丽有可能是一位健康的病原携带者。他登门要求玛丽配合他的调查,然而却被玛丽痛骂,并赶出了房门。

索伯不得不求助于纽约市卫生局,迫使玛丽最终配合调查,并提供了自己的唾液、粪便和尿液样品。

检测结果发现,玛丽确实是伤寒病原携带者。

当时对玛丽的新闻报道。图片来源:Wikimedia Commons

随后,玛丽被隔离在纽约东河(East River)中北兄弟岛(North Brother Island)上的一家传染病医院里。两年的隔离治疗让玛丽“学乖”了,一位新上任的卫生专员同情她,并给了她一个机会重新回到社会,但警告她不能再做厨子了。

玛丽被隔离于医院中。图片来源:Wikimedia Commons

但玛丽并没有其他的专长,出院几经辗转后,她改名玛丽·布朗(Mary Brown),又做回了厨子。这次,她在3个月内传染了25人,卫生局又一次将她抓回了北兄弟岛隔离了起来。

这次,玛丽就再也没有恢复自由。

后来,玛丽成了美国的“名人”,被大家称为“伤寒玛丽”(Typhoid Mary),甚至漫威还以她为原型塑造了同名的超级大反派。

漫威超级大反派——伤寒玛丽。图片来源:Wikimedia Commons

伤寒玛丽所携带的病原菌,就是大名鼎鼎的伤寒沙门氏菌(Salmonella typhi)。这种病原菌经常出现在鸡蛋壳,不新鲜的肉制品,抑或是患病者的排泄物中。

伤寒的病原体——伤寒沙门氏菌。图片来源:US Center for Disease control and prevention

得益于现代社会卫生条件的进步,特别是现代厕所的大规模普及,污水处理技术的进步以及抗生素的推广,使得伤寒沙门氏菌的危害相比100年前显著降低了。但时不时出现的食物中毒案例,仍有可能把人们打个措手不及。

那么,沙门氏菌究竟是如何侵染人体的呢?

从某种意义上讲,它们确实算得上是“有备而来”——沙门氏菌携带着一种叫做三型分泌系统(Type III Secretion system)的武器,形似注射器,位于菌体表面。

沙门氏菌的“敲门钻”——三型分泌系统。图片来源:Wikimedia Commons

这个“注射器”能够刺穿宿主上皮细胞的细胞膜,并注射入一系列效应因子(effector),像对细胞下达了“放我进来”的指令,通过改变宿主细胞的骨架,让正常的上皮细胞敞开门户迎接(吞噬)在外排队等待的细菌。

沙门氏菌利用三型分泌系统“注射器”刺穿宿主上皮细胞,并注射入效应因子(示意图)。绘图:Yuki

上皮细胞不像巨噬细胞,它们不具有消化细菌的能耐,沙门氏菌被上皮细胞吞噬后,就像来到了桃花源,细胞内的营养物质任它吃喝,而宿主的免疫系统又找不到它。吃完一家再换一家,引发宿主产生一系列炎症反应,并造成严重的病变。

但伤寒沙门氏菌在成功侵染宿主细胞之前,还是需要谨慎行事——免疫系统时时刻刻都监控着宿主的身体,一旦发现外来入侵者的踪迹,就会主动对其进行剿灭。

免疫系统识别伤寒沙门氏菌的标签”,就是它们那一头漂亮的秀发——鞭毛。这些鞭毛的结构与三型分泌系统类似,特点是能够像螺旋桨一样旋转,推动细菌四处游走。

帮助细菌运动的“小辫子”——鞭毛

免疫系统一旦抓到这些“小辫子”,就会命令巨噬细胞去吞噬并消灭绝大部分入侵的沙门氏菌。

捕杀细菌是巨噬细胞的本职工作。图片来源:《工作细胞》

而沙门氏菌为了长期生活在人体,会想方设法不被免疫系统察觉。

比如,它们会通过刷低自己的“存在感”向宿主的免疫系统妥协——当成功入侵上皮细胞后,就降低自身的代谢水平,靠低调行事来躲避免疫细胞的追杀。而这也很可能就是伤寒玛丽一直携带着沙门氏菌却不发病的原因。

近日,加拿大麦克马斯特大学(McMaster University)的研究者又发现了沙门氏菌躲避免疫细胞监测的一种新的方式[3]——变“秃”。

为了防止被免疫细胞揪住“小辫子”,有些沙门氏菌选择了抛弃鞭毛,忍痛割“发”,从而让自己在免疫细胞面前变成“隐形菌”。

丢掉“小辫子”的沙门氏菌在巨噬细胞面前变成“隐形菌”。绘图:Yuki

这些沙门氏菌又是如何变秃的呢?

原来,沙门氏菌有一种名为SsrB的转录因子能够负向调控鞭毛合成相关的基因。当SsrB激活时,沙门氏菌的脑袋就会变秃,虽然暂时失去了运动能力,但却获得了针对免疫系统的隐身挂,从而躲过免疫细胞的攻击。确实算得上是非常机(jiǎo)智(zhà)了。

激活SsrB为自己“剃度”的沙门氏菌。图片来源:参考文献[3]

牺牲了一头秀发的沙门氏菌,最终开启了隐身特技变得更加强大。

看来,变秃意味着变强大果真名不虚传。所以,还是乐观地面对自己上扬的发际线和日渐稀疏的脑顶吧!(编辑:Yuki)

变秃了也变强了。图片来源:《一拳超人》

参考文献:

  1. "Dinner With Typhoid Mary" (PDF). FDA.(https://orauportal.fda.gov/courseware/FD202W100/SCORM_FD202_Module_3_Microbiology/Module_3_Dinner_With_Typhoid_Mary.pdf)
  2. Marineli et al. 2013. "Mary Mallon (1869-1938) and the history of typhoid fever". Annals of Gastroenterology. 26 (2): 132–133.
  3. Ilyas et al. 2018. Regulatory Evolution Drives Evasion of Host Inflammasomes by Salmonella Typhimurium. Cell Report. In press.

作者名片

The End

发布于2019-01-15, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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Nekout

一个研究病原微生物的营养学博士,一只忙碌的科研狗,深夜抽空写科普。

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