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科学家发现人类免疫系统对深海微生物失去免疫作用

科学家从太平洋表面下1.6公里多的地方收集一些细菌样品,研究发现,这些细菌对人类来说是如此的陌生,以至于我们的免疫细胞甚至没有记录它们的存在,使它们对我们的免疫系统完全不可见。

科学家发现人类免疫系统对深海微生物失去免疫作用

这完全违背了免疫学的一个经典原则——人类免疫系统进化到能够感知每一种微生物,从而捕捉到传染性微生物。

“当时的想法是,免疫系统是一个多面手,它不在乎什么东西是不是威胁,它只是摆脱了它。但到目前为止,还没有人真正对这一假设进行过压力测试,”波士顿儿童医院的免疫学家、研究负责人之一乔纳森·卡根(Jonathan Kagan)对《生活科学》说。

为了测试这一点,研究人员必须找到以前从未接触过哺乳动物免疫系统的细菌。他们在夏威夷西南1,650英里(2,655公里)的基里巴斯的菲尼克斯群岛保护区中的太平洋中部深处选择了一个地点。

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研究报告的合著者、波士顿大学海洋生态学家兰迪·罗特扬(Randi Rotjan)在接受《生活科学》采访时说:“这里不仅是深海,而且是海洋中最深、最古老、最偏远、最受保护的部分。”

“它有4000米(13100英尺)深;没有常驻的哺乳动物;而且它在赤道空间,那里甚至不会有任何鲸鱼,因为那里有没有任何鲸落,”罗特扬说,他指的是鲸鱼往往在一个半球繁殖,在另一个半球觅食,因此它们只会在迁徙时越过赤道。

“这是一个很好的地方,似乎可以找到与我们在陆地上接触的细菌完全不同的细菌。”

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一到那里,研究人员就用一艘遥远的潜艇从水、海绵动物、海星和沉积物样本中采集海洋细菌,然后将它们培育成117种可培养的物种。

在确定了细菌的特征后,研究人员将其中50种菌株引入小鼠和人类的免疫细胞。令他们惊讶的是,他们发现80%的微生物(大多属于莫里氏菌属),逃脱了检测。研究中使用的哺乳动物骨髓免疫细胞上的受体无法看到它们。

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卡根说:“这真是令人惊讶。”卡根说,“最终,您会发现免疫系统是由附近存在的缺陷在本地定义的,并且这些缺陷和免疫力是一起进化的。如果您将免疫系统带入另一个生态系统,那么那里的很多细菌都会免疫沉默。”

例如,卡根补充说:“太平洋深处有一种无脊椎动物对大肠杆菌视而不见。”

为了缩小海洋细菌的哪些特征使我们的免疫受体视而不见它们,研究小组还将小鼠和人类细胞暴露于细菌细胞壁的一个特定部分,即脂多糖(LPS)。众所周知,哺乳动物的免疫系统利用细菌细胞壁的最外层来识别所谓的革兰氏阴性细菌并与之抗争。

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研究人员发现哺乳动物细胞的受体本身也对脂多糖视而不见。

“LPS分子看起来与陆地上的细菌相似,但其中许多完全没有反应,”卡根说,“这是因为脂多糖上的脂链比我们在陆地上习惯的要长得多,但我们仍然不知道为什么这意味着它们可以不被发现。”

研究人员说,尽管深海细菌具有逃避检测的可怕能力,但它们不构成任何感染人类的风险。

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“首先,它们还没有进化到逃避哺乳动物免疫系统的地步,所以如果有任何致病性,那都是偶然的。”罗特扬说,“第二个不太可能的原因是,我们体内的温度、压力和化学环境与海底的情况截然不同。这些细菌在正常栖息地之外的几分钟内都不开心。”

现在研究人员已经为这些外来细菌如何与我们的免疫系统相互作用奠定了基础,他们计划应用这些知识来帮助开发更好的免疫疗法。他们还希望回到基里巴斯,检查这些细菌进化后感染的生物体的免疫系统。

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