医学进展
2014年01月号
医学进展

炭疽毒素究竟何以致死?

    Bacillus anthracis是炭疽病的致病病原体,它能产生两种外毒素:致死毒素(lethal factor, LT)和水肿毒素(oedema factor, ET)。LT和ET都是通过其保护性抗原(protective antigen, PA)与对应的炭疽毒素受体结合。毒素受体主要包括两种:肿瘤内皮标记物8(也称为炭疽毒素受体1,ANTXR1)以及毛细血管发生蛋白2(也称为炭疽毒素受体2,ANTXR2)。而毛细血管发生蛋白2(capillary morphogenesis protein-2, CMG2)是炭疽毒素的主要受体。然而,LT与ET具体靶向哪些器官组织造成损伤尚未明确。

    为此,美国国立卫生研究院的Shihui Liu等通过对内皮细胞(endothelial cell, EC)、心肌细胞(cardiomyocyte, CM)、血管平滑肌细胞(smooth muscle, SM)、肝细胞(hepatocyte)以及肠上皮细胞(intestinal epithelial cell)等细胞特异性表达或缺失CMG2的小鼠进行分析,结果证实了炭疽毒素的靶向细胞类型:心肌细胞以及血管平滑肌细胞CMG2的表达是LT诱导的致死性所必需的,而CMG2在肝细胞的表达对ET介导的致死性至关重要。因此,Bacillus anthracis是利用两种不同的毒素,分别破坏两个人体重要的系统(即心血管系统和肝)以完成其病原体的生命周期。此外,不同于我们以往的认识,任何一种毒素对于内皮细胞的作用都不足以致死。

    该研究还显示,由于缺氧而导致的肝损伤并不是LT直接作用于组织器官而导致的。然而,肝却是ET的主要靶组织。除了皮下水肿和肠内腔流质堆积,ET作用于肝组织后,还可以导致肝水肿。肝细胞特异性CMG2缺失的小鼠对ET具有明显的抵抗,而肝细胞特异性表达CMG2的小鼠则对ET敏感,反应强烈。

    研究认为,这些结果将有助于科学家们研究人类炭疽病。而了解了炭疽毒素靶向的细胞类型,也将促进针对这些细胞伤害的相关治疗方案的发展。因此研究者认为,基于该研究,重新审视目前鲜有的、保存完整的人类炭疽病例的临床病程、病理报告以及尸检报告,或许可以为我们提供新的见解。(作者:费正弦)

参考文献:《Nature》2013;501:63-68

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