我們的免疫系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)化出復(fù)雜的機(jī)制，用于防御細(xì)菌的感染。然而，如何保護(hù)我們免受通過鼻子進(jìn)入我們呼吸道的細(xì)菌的侵害？這在很大程度上仍然是一個謎。最近，麻省眼耳鼻醫(yī)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種“神秘物質(zhì)”，可在細(xì)菌進(jìn)入身體之前于鼻腔處進(jìn)行攻擊，進(jìn)而保護(hù)其他細(xì)胞免受細(xì)菌的侵害。
這項(xiàng)研究以“Exosome swarms eliminate airway pathogens and provide passive epithelial immunoprotection through nitric oxide”為題發(fā)表在《Journal of Allergy and Clinical Immunology Home》雜志。
簡而言之，這種新穎的機(jī)制就像捅馬蜂窩一樣：鼻子在細(xì)菌信號出現(xiàn)時，會向鼻腔粘液中釋放數(shù)十億個外泌體（exosomes，直徑在40-100nm的盤狀囊泡，多種細(xì)胞在正常及病理狀態(tài)下均可分泌外泌體）來殺死細(xì)菌，并通過自然有效的防御來武裝整個呼吸道的細(xì)胞。
之前的研究發(fā)現(xiàn)，患者鼻腔細(xì)胞中的蛋白質(zhì)也存在于鼻腔粘液中。研究小組想知道這些蛋白質(zhì)為什么以及如何從細(xì)胞中進(jìn)入鼻腔粘液的，他們假設(shè)這一過程與外泌體有關(guān)，并試圖確定粘膜暴露于吸入的病原體是否會刺激一群具有防御性的外泌體，且這些含有抗菌物質(zhì)的外泌體還可輻射到鄰近的上皮細(xì)胞。
隨即他們發(fā)現(xiàn)，鼻粘膜衍生的外泌體(NMDEs)含有免疫防御蛋白，并且能夠快速的轉(zhuǎn)移至上皮間蛋白。
為了研究這一點(diǎn)，研究小組從患者粘液中培養(yǎng)細(xì)胞。然后，他們模擬了細(xì)菌暴露，測量了釋放的外泌體的數(shù)量和組成。最后觀察了在TLR 4抑制劑存在下，LPS (脂多糖)刺激TLR 4受體后NMDE的分泌情況。
研究人員解釋道，當(dāng)鼻子前面的細(xì)胞檢測到細(xì)菌分子時，它們會觸發(fā)一種叫做TLR 4的受體，這種受體刺激了外泌體釋放。一旦外泌體釋放，五分鐘內(nèi)就會發(fā)生先天免疫反應(yīng)。在這項(xiàng)研究中，作者們發(fā)現(xiàn)，首先，釋放到鼻子里的外泌體數(shù)量加倍；其次，在這些外泌體中，一種稱為一氧化氮合酶的保護(hù)酶的數(shù)量也增加了一倍。作為一種眾所周知的抗微生物分子，一氧化氮能有效地武裝每一個外泌體來抵御細(xì)菌。
研究小組證實(shí)，在病人體內(nèi)刺激后，外泌體的數(shù)量和抗菌分子的數(shù)量都增加了一倍，并進(jìn)一步表明這些被刺激的外泌體在殺滅細(xì)菌方面與抗生素一樣有效。最后，研究小組顯示，外泌體很快被其他上皮細(xì)胞吸收，并在那里繼續(xù)釋放抗菌分子。
總結(jié)來說，這些發(fā)現(xiàn)不僅提供了關(guān)于我們免疫系統(tǒng)的眾多信息，還揭示了一種新的藥物輸送技術(shù)，通過呼吸道的細(xì)胞來控制這種輸送過程。更具體地說，作為天然轉(zhuǎn)運(yùn)體，外泌體可以用來將吸入的治療劑轉(zhuǎn)移到沿上呼吸道的細(xì)胞，甚至可能轉(zhuǎn)移到下呼吸道和肺部。“鼻子提供了一個獨(dú)特的機(jī)會來直接研究包括肺在內(nèi)的整個人類呼吸道的免疫系統(tǒng)，” 通訊作者Benjamin Bleier博士說。
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