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当皮肤不幸感染,健康和强大的免疫反应可能取决于皮肤下面是怎样的结构。发表在2015年1月2日的科学杂志(Science)上的一项新的研究,加利福尼亚大学圣迭戈学院的研究人员报告了皮肤中的脂肪细胞帮助保护我们免受细菌感染的惊人发现。
Richard Gall,医学博士,博士,加州圣迭戈医学院的教授,皮肤病学主任,和他的同事们发现了真皮脂肪细胞的一种不为人知的作用,称为脂肪细胞,它们产生抗菌肽,帮助抵御入侵的细菌和其他病原体。
“人们认为一旦皮肤屏障被打破了,就完全是血液中的白细胞如中性粒细胞和巨噬细胞承担起保护我们免受感染的责任。”Gallo说,该研究的首席研究员。
“但这需要时间使这些细胞募集到伤口。我们现在认为,脂肪干细胞负责保护我们。这是完全出乎意料的。我们不曾了解脂肪细胞能产生抗生素,并且它们产生的几乎像中性粒细胞一样多。”
人体对微生物感染的防御是复杂的,多层次,涉及多种类型的细胞,最终由中性粒细胞和单核细胞这些特定的细胞吞食目标病原体。
在循环系统中的白细胞到达现场之前,身体需要更直接的反应来对抗微生物的激增。这项工作通常是由驻扎在感染区的上皮细胞,肥大细胞和白细胞完成。
金黄色葡萄球菌是一种常见的细菌,也是引起人类的皮肤和软组织感染的主要原因。耐药金黄色葡萄球菌的出现,是一个全球性重大的临床问题。
先前出版的研究结果显示了Gallo实验室观察到皮肤的脂肪层的金黄色葡萄球菌,因此研究人员探讨皮下脂肪在防止皮肤感染是否起到了一定的作用。
Ling Zhang,博士,论文的第一作者,将小鼠暴露于金黄色葡萄球菌,在几个小时内主要检测感染部位的脂肪细胞数量和大小的增加。更重要的是,这些脂肪细胞产生高水平的抗菌肽(AMP)被称为抗菌肽或CAMP。抗菌肽通过先天免疫反应直接杀死侵入的细菌,病毒,真菌和其他病原体。
“抗菌肽是我们天然的抗感染的第一道防线。这是古老的进化,所有生物用它来保护自己。”Gallo说。
“然而,在人类越来越清楚的是,抗菌肽的存在是一把双刃剑,特别是CAMP。CAMP过少的人会经历频繁的感染。最好的例子是异位性湿疹(一种复发性。伴瘙痒的皮肤疾病)。这些患者可以检测到常见的葡萄球菌和病毒感染。但过多的CAMP同样不利。有证据表明,过量的CAMP可以引发自身免疫性疾病和其它炎症性疾病如红斑狼疮,牛皮癣和痤疮。”
科学家们证实了他们的发现,对于无法有效地产生脂肪细胞或脂肪细胞不能表达足够的一般抗菌肽和特别的CAMP的小鼠,被金黄色葡萄球菌感染后,所有小鼠遭受到更频繁和严重的感染。
进一步的实验证实,人类脂肪细胞也产生抗菌肽,提示啮齿类动物和人类是相似的。有趣的是,肥胖受试者比体重正常的受试者血液中有更多的CAMP。
研究结果的潜在临床应用需要进一步的研究,Gallo说。
肥胖或胰岛素抵抗可造成成熟脂肪细胞抗菌肽的产生缺陷,从而造成更大的感染易感性,但太多的抗菌肽可能会引起不健康的炎症反应。
“关键是我们现在了解了这部分的免疫反应之谜。它开辟了奇妙的研究新方向。例如,当前用于糖尿病患者的药物可能有利于其他需要提高这方面的免疫力的人。相反,这些发现可以帮助研究人员了解疾病与肥胖的关系和发展优化服务的新策略。”
Journal Reference:L.-j. Zhang, C. F. Guerrero-Juarez, T. Hata, S. P. Bapat, R. Ramos, M. V. Plikus, R. L. Gallo. Dermal adipocytes protect against invasive Staphylococcus aureus skin infection. Science, 2015; 347 (6217): 67 DOI:10.1126/science.1260972