研究發(fā)現(xiàn)鋅能夠調(diào)節(jié)大腸桿菌的毒力

根據(jù)巴塞羅那大學(xué)(UB)生物學(xué)家Carlos Balsalobre的科學(xué)報(bào)告發(fā)表的一項(xiàng)新研究，鋅可以調(diào)節(jié)大腸桿菌的毒力，大腸桿菌是一種導(dǎo)致人類泌尿系統(tǒng)感染的病原體。這項(xiàng)新研究首次揭示了鋅可以調(diào)節(jié)細(xì)菌毒力因子的表達(dá)，特別是α-溶血素，一種由一些大腸桿菌致病菌株產(chǎn)生的外毒素。

全世界每年診斷出大約1.5億例尿液感染病例，其中大部分是由細(xì)菌引起的。這種通常反復(fù)發(fā)作的病理對(duì)女性的影響大于男性，如果不及時(shí)治療，可能會(huì)導(dǎo)致健康并發(fā)癥。70%至80%的感染源于大腸桿菌致病菌株，這是一種具有多種毒力因子的細(xì)菌物種，包括α-溶血素，這是研究最多的細(xì)菌毒素之一，對(duì)細(xì)胞有細(xì)胞毒作用)。特別是，α-溶血素在感染過程中對(duì)膀胱上皮細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用。

鋅是細(xì)胞生理學(xué)的必需金屬。細(xì)胞呼吸，DNA和RNA復(fù)制，細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)和蛋白質(zhì)合成都依賴于鋅。然而，鋅在高濃度下是有毒的，這就是為什么細(xì)胞內(nèi)鋅水平(體內(nèi)平衡)的調(diào)節(jié)是精確控制的機(jī)制。來自UB遺傳學(xué)，微生物學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)系的講師Carlos Balsalobre說：“腸道，尿液和細(xì)胞內(nèi)鋅水平的濃度可以在很大范圍內(nèi)變化。對(duì)于鋅含量高的腸道， alfa-hemolysin停止表達(dá)，致病性大腸桿菌通常不會(huì)產(chǎn)生感染。但是，如果金屬濃度降低，例如在泌尿道中，毒素表達(dá)增加。此外，在感染過程中，鋅濃度可以更低。“

在沒有鋅的情況下促進(jìn)體外細(xì)菌生長是這項(xiàng)新研究中最復(fù)雜的方法學(xué)挑戰(zhàn)之一。因此，必須用螯合元素除去鋅并加入堿性元素(鋅除外)。此外，與來自西北大學(xué)(美國)的Thomas O'Halloran教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)合作，研究了鋅吸收調(diào)節(jié)劑(ZUR)蛋白的純度。

鋅廣告ZUR轉(zhuǎn)錄因子并且有利于其與DNA的結(jié)合(特別是在其調(diào)節(jié)的基因促進(jìn)區(qū)域)。該研究的第一作者Elsa Velasco指出，“由于這種結(jié)合，轉(zhuǎn)錄停止，基因表達(dá)也停止。因此，當(dāng)有鋅時(shí)，ZUR調(diào)節(jié)的基因會(huì)被沉默。但是，缺乏對(duì)于鋅，ZUR因子不能加入DNA，而這種轉(zhuǎn)錄因子所調(diào)節(jié)的基因確實(shí)表現(xiàn)出來。“

根據(jù)這項(xiàng)新研究，“一些由溶血素編碼的基因在促進(jìn)區(qū)域具有ZUR調(diào)節(jié)因子的結(jié)合位點(diǎn)，”Velasco說。“因此，這種毒素的基因表達(dá)受到鋅水平的影響。”40%至50%的大腸桿菌致病菌株能夠表達(dá)α-溶血素。然而，并非所有與溶血素產(chǎn)生相關(guān)的基因都是鋅響應(yīng)性的。到目前為止，已經(jīng)鑒定了兩種參與致病性大腸桿菌中α-溶血素合成的基因。這項(xiàng)新研究現(xiàn)已公布，首次表明這些系統(tǒng)受到不同方式的監(jiān)管。

許多細(xì)菌對(duì)已知藥物有抵抗力。先前通過藥理學(xué)治療克服的一些細(xì)菌感染不再對(duì)抗生素產(chǎn)生反應(yīng)。今天，細(xì)菌耐藥性是全球健康的主要威脅之一，也是患有復(fù)發(fā)性尿液感染的患者的問題。更詳細(xì)地了解致病性大腸桿菌的毒力因子中的調(diào)節(jié)機(jī)制將使研究人員能夠發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌在感染過程中如何起作用 - 即，它用于侵入生物組織的元素和策略。由UB領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)新研究為研究新的治療方法提供了工具，專門用于幫助治療細(xì)菌感染過程的一些關(guān)鍵階段。

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