2015年6月19日

结核细菌隐藏在骨髓干细胞的低氧龛中

福赛斯研究所(Forsyth Institute)的一项新研究有助于阐明潜伏结核病和这种细菌隐藏在干细胞中的能力。一些骨髓干细胞位于低氧区。由于免疫细胞和有毒化学物质无法到达这些特殊区域，所以这些区域是安全的。缺氧激活的细胞信号通路也可以保护干细胞免于死亡或衰老。福赛斯科学家比库尔·达斯博士领导的一项新研究发现结核分枝杆菌(Mtb)劫持这一保护缺氧区，隐藏在细胞内形成一种特殊的干细胞类型。这项研究于6月8日发表在《美国科学》杂志的网上美国病理学杂志．

结核分枝杆菌是结核病的致病有机体，在全世界感染了近22亿人，每年造成170万人死亡。这在很大程度上是由于这种细菌能够在人体中保持休眠状态，然后作为活动性疾病重新出现。福赛斯的早期研究表明结核分枝杆菌隐藏在骨髓中一种特殊的干细胞群中，即CD271+间充质细胞干细胞．然而，移植干细胞的Mtb的确切位置尚不清楚。

“从我们之前的研究中，我们了解到癌症干细胞居住在缺氧区以保持自我更新的特性，并逃离免疫系统”，Bikul Das说，MBBS，博士，福赛斯研究所的副研究研究员，印度古瓦哈蒂KaviKrishna实验室的荣誉主任。“所以，我们假设结核分枝杆菌和癌症一样，可能也发现了隐藏在缺氧区域的优势。”

为了验证这一假设，Das博士和他在新德里的贾瓦哈拉尔尼赫鲁大学(JNU)和印度理工学院Guwahati的KaviKrishna实验室的合作者利用了一种著名的结核分枝杆菌感染小鼠模型，在药物治疗几个月后，结核分枝杆菌保持休眠状态，以便未来重新激活。利用这种小鼠休眠模型，科学家分离出了一种特殊的骨髓干细胞类型，CD271+间充质干细胞从接受药物治疗的小鼠中提取的。在分离干细胞之前，给小鼠注射了吡硝唑，这是一种专门与缺氧细胞结合的化学物质。用共聚焦显微镜和流式细胞术观察这些细胞与吡硝唑的结合。科学家们发现，尽管经过了数月的药物治疗，结核分枝杆菌还是可以从CD271+干细胞中恢复。最重要的是，这些干细胞表现出与吡硝唑的强结合，表明干细胞处于缺氧定位。实验还证实，这些干细胞表达一种缺氧激活基因，缺氧诱导因子1 α (HIF-1 α)。

为了在临床实验对象中证实这一发现，该研究团队与KaviKrishna实验室合作，从接受了广泛治疗的结核病感染者的骨髓中分离出CD271+干细胞类型。他们发现，这种干细胞不仅含有活的结核分枝杆菌，而且还表现出强烈的hif -1 α表达。令他们惊讶的是，CD271+干细胞群表达的hif -1 α是健康个体干细胞类型的数倍。

“这些发现现在解释了为什么开发结核病疫苗如此困难，”达斯博士说。被疫苗剂激活的免疫细胞可能无法到达缺氧部位骨髓以这些“穿着干细胞衣服的狼”为目标。