皮肤细胞会自杀?细胞焦亡程序性死亡避免链球菌感染

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细胞正常的发展过程包含细胞死亡过程,程序性细胞凋亡 (programmed cell death) 能够减少生物体内老化不健康的细胞堆积,另一种功能,则是清除因外来物入侵造成威胁的细胞,例如已受感染细胞、功能异常的免疫细胞。

近期一项由美国 Emory University 发布于《Nature》研究,突破性发现新的皮肤细胞死亡机制,指出使皮肤细胞进入细胞焦亡(pyroptosis)程序的关键蛋白,揭开这项分子途径对于皮肤相关疾病如脱发、荨麻疹、黑色素瘤,都有治疗上的帮助。

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Gasdermin 蛋白启动皮肤细胞自杀,避免病原感染

在所有会感染皮肤病原当中,A 型链球菌(Group A streptococcus, GAS)是相当危险一类细菌,当细菌入侵皮下组织与筋膜,引起急性感染造成坏死性筋膜炎(necrotizing fasciitis),严重感染者单以抗生素治疗并没有效,甚至需要接受清疮或截肢处理。

为了了解皮肤如何区分皮肤表面无害与会造成威胁的微生物,进而在感染初期采取保护机制,研究团队同时进行体外培养人体皮肤细胞,与建立小鼠模型,两者进行细胞感染测试。

结果发现当皮肤细胞面临有害病原威胁,会开启细胞焦亡(pyroptosis)的自杀机制,研究人员比喻其“宁可摧毁自己也不要受到细菌感染”。细胞焦亡是因受到促发炎激素刺激,导致细胞短时间内种大与破裂死亡反应。

细胞焦亡(pyroptosis)机制,图片来源:Nature Review Microbiology

研究团队也发现,使皮肤细胞发生细胞焦亡机制的是由 gasdermin A 蛋白所诱导,这项机制在细胞受到感染初期扮演警示的重要作用,透过将大量免疫细胞召集至感染部位、使皮肤细胞自行凋亡,避免感染部位扩散。

研究负责人 Christopher LaRock 博士表示,有些病原细菌致命的方式是透过减弱发炎反应增加感染的优势,例如鼠疫杆菌 Yersinia pestis,有别于此,感染皮肤的 A 型链球菌则相反,借由诱发宿主发炎反应过度激活增加传染力。此项研究则提出了皮肤细胞焦亡途径保护的分子机制,并且焦亡机制的防范病原不仅限于 A 型链球菌,未来能广泛用于开发皮肤感染性疾病疗法。

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参考资料:
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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