脂肪結構成為防禦機制,細胞運用脂肪滴包裹毒性蛋白質對抗細菌感染

作者 | 發布日期 2020 年 11 月 01 日 0:00 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


為了隨時抵禦外來威脅,我們的身體運用各項機制保護健康。科學家最近又發現身體另一種防禦機制──用脂肪滴包裹抗菌蛋白質,以對抗外來病原體。

真核生物的細胞構造包含各種胞器,透過這些胞器分工合作,才能維持各項細胞功能運作。舉例還說,細胞核就相當於細胞的大腦,而脂肪滴(lipid droplets,LDs)則是細胞單層磷脂質分子包裹的微小油滴,提供細胞產生能量所需的物質。

細胞的脂肪滴大多附著在負責產生能量的粒線體表面,提供粒線體所需資源,讓粒線體產生能量供給細胞。過去研究指出,有些特定的病原體,像是一些細菌或病毒,會擷取這些附在粒線體上的脂肪滴,將資源奪取為自己所用。因此先前科學家普遍認為,這些脂肪滴是推動外來入侵感染的一環。但在不久前,一篇 10 月 15 日發表於知名科學期刊《Science》的研究提出不同的看法。

研究共同作者、澳洲昆士蘭大學(The University of Queensland)生物科學所 Robert Parton 表示,雖然過去認為細菌只是以脂肪滴提供自身能量,但他們研究發現,這些脂肪滴其實也參與了病原體與宿主細胞的攻防戰。隨著這項研究發表,《Science》接著發表的評論提到,更早之前,科學家發現果蠅體內注入微生物,會讓果蠅產生帶有抗菌活性的脂肪滴。為了要知道這種機制在哺乳類動物身上是否也會發生,Parton 和研究團隊設計實驗為小鼠注射脂多糖,也就是一種細菌產生的毒素。結果發現,細菌產生的毒素進入小鼠體內後,刺激小鼠肝臟產生更多脂肪滴,原本就有的脂肪滴也比注射前更大。

脂肪滴 130 年前就發現存在各種真核細胞

毒素影響的細胞內,細胞脂肪滴內會包裹數百種抗病毒及抗菌的蛋白質。除此之外,研究團隊也發現這些受到毒素影響的細胞脂肪滴脫離了粒線體,並向細菌毒素靠近。

Parton 表示,研究結果顯示脂肪滴在細胞內也能扮演火藥庫的角色,細胞產生的毒性蛋白質會包裹在脂肪滴內,然後送向入侵的病原體。這樣的新發現能幫助我們更了解細胞的自我保護機制,了解如何運用脂肪滴為武器,讓我們對抗病原體感染時有更新的見解。

研究團隊在另一種巨噬細胞也觀察到同樣現象。巨噬細胞是一種白血球,在免疫系統負責偵測和消滅受感染的細胞。研究團隊發現巨噬細胞接收細菌產生的毒素後,也會有更多更大的脂肪滴聚集。因此,Parton 研究團隊接著將繼續研究脂肪滴如何針對細菌攻擊。Parton 表示,透過了解人類身體如何自我防禦,我們才能以此為基礎,更進一步研發不需仰賴抗生素的新治療方法,對抗具抗藥性的細菌感染。

雖然科學家才剛發現這透過脂肪滴的細胞防禦機制,但其實這些微小的脂肪滴早在 130 年前就在各種真核細胞找到。

美國田納西州 St. Jude 兒童研究醫院的免疫科主任 Douglas Green 評論指出,找到脂肪滴或其他細胞胞器的新功能,以及在細胞各項機制扮演的角色令人興奮,這也代表我們能從脂肪滴研究找到很多先前不知道的事。

▲ 影片中藍色是細菌位置,綠色為脂肪滴位置。

(首圖來源:shutterstock)

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