皮膚細胞會自殺?細胞焦亡程序性死亡避免鏈球菌感染

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細胞正常的發展過程包含細胞死亡過程,程序性細胞凋亡 (programmed cell death) 能夠減少生物體內老化不健康的細胞堆積,另一種功能,則是清除因外來物入侵造成威脅的細胞,例如已受感染細胞、功能異常的免疫細胞。

近期一項由美國 Emory University 發佈於《Nature》研究,突破性發現新的皮膚細胞死亡機制,指出使皮膚細胞進入細胞焦亡(pyroptosis)程序的關鍵蛋白,揭開這項分子途徑對於皮膚相關疾病如脫髮、蕁麻疹、黑色素瘤,都有治療上的幫助。

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Gasdermin 蛋白啟動皮膚細胞自殺,避免病原感染

在所有會感染皮膚病原當中,A 型鏈球菌(Group A streptococcus, GAS)是相當危險一類細菌,當細菌入侵皮下組織與筋膜,引起急性感染造成壞死性筋膜炎(necrotizing fasciitis),嚴重感染者單以抗生素治療並沒有效,甚至需要接受清瘡或截肢處理。

為了瞭解皮膚如何區分皮膚表面無害與會造成威脅的微生物,進而在感染初期採取保護機制,研究團隊同時進行體外培養人體皮膚細胞,與建立小鼠模型,兩者進行細胞感染測試。

結果發現當皮膚細胞面臨有害病原威脅,會開啟細胞焦亡(pyroptosis)的自殺機制,研究人員比喻其「寧可摧毀自己也不要受到細菌感染」。細胞焦亡是因受到促發炎激素刺激,導致細胞短時間內種大與破裂死亡反應。

細胞焦亡(pyroptosis)機制,圖片來源:Nature Review Microbiology

研究團隊也發現,使皮膚細胞發生細胞焦亡機制的是由 gasdermin A 蛋白所誘導,這項機制在細胞受到感染初期扮演警示的重要作用,透過將大量免疫細胞召集至感染部位、使皮膚細胞自行凋亡,避免感染部位擴散。

研究負責人 Christopher LaRock 博士表示,有些病原細菌致命的方式是透過減弱發炎反應增加感染的優勢,例如鼠疫桿菌 Yersinia pestis,有別於此,感染皮膚的 A 型鏈球菌則相反,藉由誘發宿主發炎反應過度激活增加傳染力。此項研究則提出了皮膚細胞焦亡途徑保護的分子機制,並且焦亡機制的防範病原不僅限於 A 型鏈球菌,未來能廣泛用於開發皮膚感染性疾病療法。

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參考資料:
1. Nature, 2022; https://www.nature.com/articles/s41586-022-04717-x
2. https://news.emory.edu/stories/2022/05/hs_skin_cell_death_larock_11-05-2022/story.html?utm_source=together.emory.edu&utm_medium=referral&utm_campaign=Advancement%253Aand%253AAlumni%253AEngagement

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