Science揭示为什么有些人不容易患尿路感染

时间：2020-07-07 00:00:00 来源：网络整理

患过膀胱炎的人都知道，尿路感染的感觉很痛苦。这种疾病可用抗生素来很好地治疗，但往往会反复发作。感染是由尿道致病性大肠杆菌（UpEC）引起的，这些细菌通过其菌毛与膀胱、输尿管或尿道上的细胞相结合。

人体中的一种蛋白质 – 尿调节素（uromodulin）可起到保护作用。大约70%的人携带一种尿调节素基因变异，这意味着他们能够产生大量的保护性蛋白。因此，他们患上尿路感染的风险也比较小。不过，尿调节素预防炎症的确切过程还不为人所知。

近日，由苏黎世联邦理工学院领导的研究团队深入探索了尿调节素的结构，以及这种蛋白质如何中和尿道致病性大肠杆菌。他们的研究成果发表在《Science》杂志上，将有助于开发治疗尿路感染的新策略。

研究人员首先在分子水平解析了这种蛋白质如何与细菌的菌毛结合。苏黎世联邦理工学院的博士研究生Gregor Weiss表示：“我们知道形成了一个键，而且这个键可能在尿调节素的保护功能中起作用，不过没人对此进行深入研究。”他们发现，细菌菌毛识别尿调节素表面的某些糖链，并与其牢固地结合。

接着，他们利用低温电子断层扫描技术来分析尿调节素。他们发现，尿调节素形成了长长的细丝，大约由400个单体蛋白串在一起。而且，这条蛋白链的每个连接都包含了菌毛喜欢结合的糖链特征。

研究人员表示，尿调节素细丝确实可以包裹病原体，并且一条细丝可与数条细菌菌毛相连接。Weiss解释说：“这可以中和病原体。一旦细菌以这种方式被屏蔽，它们将不再与尿道中的细胞结合，这也意味着它们不会引起感染。”

最后，研究人员想看看这些在实验室中观察到的过程是否也发生在患者身上。他们分析了苏黎世儿童医院提供的感染患者的尿液样本，发现尿调节素与病原体之间的相互作用完全相同。

研究人员认为，这项工作提供了指导，有望在不使用抗生素的条件下治疗和预防尿路感染。之前的研究发现，D-甘露糖能够预防尿路感染。这些糖类在一定程度上阻止了大肠杆菌附着在尿道细胞上。

“通过这项分析，我们现在知道细菌菌毛不仅可以识别甘露糖，还可以识别尿调节素上存在的其他糖类，”另一位研究人员Jessica Stanisich谈道。“这可能表明，结合糖补充剂的治疗将更有效。”（生物通薄荷）

原文检索

Gregor L. Weiss, Jessica J. Stanisich, Maximilian M. Sauer, Chia-Wei Lin, Jonathan Eras, Dawid S. Zyla, Johannes Trück, Olivier Devuyst, Markus Aebi, Martin pilhofer, Rudi Glockshuber. Architecture and function of human uromodulin filaments in urinary tract infections. Science, 2020; eaaz9866 DOI: 10.1126/science.aaz9866

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