当病原体入侵宿主细胞时，我们的身体会使用各种方法来对抗它们。在一项新的研究中，来自瑞士巴塞尔大学生物中心的研究人员如今能够证实一种细胞泵如何控制这种入侵的病原体。这种细胞泵导致镁缺乏，从而限制了细菌性病原体生长。相关研究结果发表在2019年11月22日的Science期刊上，论文标题为“Host resistance factor SLC11A1 restricts Salmonella growth through magnesium deprivation”。
被沙门氏菌（红色）感染的巨噬细胞（蓝色）的电镜显微图，图片来自University of Basel, Biozentrum。
 
当细菌性病原体感染有机体时，这种防御系统立即开始抵抗细菌。为了逃避巡逻中的免疫细胞，一些细菌侵入宿主细胞内并在其中增殖。但是，宿主已产生各种策略来控制细胞内细菌。
 
巴塞尔大学生物中心的Olivier Cunrath博士和Dirk Bumann教授现发现镁对于宿主细胞内的细菌生长至关重要。镁缺乏是细菌的一种应激因素，会阻止它们的生长和增殖。宿主细胞使用一种称为NRAMP1的转运蛋白（即前面提及的细胞泵）限制镁对这些细胞内病原体的供应。
 
宿主蛋白抑制病原体
 
在这项新的研究中，这两名研究人员研究了沙门氏菌，即一种引起肠胃炎和伤寒的细菌性病原体。这种细菌在免疫系统的巨噬细胞中以小包裹体的形式存在。沙门氏菌在这些囊泡（即小包裹体）中是否增殖和扩散以及它们的增殖和扩散到底有多快取决于NRAMP1转运蛋白的正常运行。
 
Bumann说：“几十年来，人们一直知道NRAMP1让宿主更具抵抗力，但是如何和为什么会这样仍然不清楚。我们非常吃惊地发现这种转运蛋白将镁离子从这些囊泡中抽出，从而限制了沙门氏菌的生长。这是一种新的完全出乎意料之外的机制。”
 
镁作为细菌的致命弱点
 
鉴于镁是许多代谢酶的一种至关重要的成分，因此镁缺乏会减少细菌的代谢和生长。Cunrath说，“镁似乎是细胞内病原体的致命弱点。可用的镁越少，它们就越难以获取。细菌会保持警觉并激活所有的镁吸收系统。尽管如此，它们仍无法吸收足够的镁。但是，如果宿主细胞中的这种细胞泵有缺陷，那么充足的镁可以使沙门氏菌快速生长。”
 
转运蛋白影响宿主抵抗力
 
NRAMP1的功能决定了宿主对感染的敏感性。NRAMP1减少的动物和人类更容易受到各种细胞内病原体的侵害。如果完全没有这种转运蛋白，那么即使是极少数的病原体也会引起致命的感染。
 
感染总是宿主与病原体之间的竞争。使细菌更难获得镁的新药可以进一步减慢病原体的传播速度，从而为宿主打败病原体感染提供一种决定性优势。（生物谷 Bioon.com）
 
参考资料：
 
1.Olivier Cunrath et al. Host resistance factor SLC11A1 restricts Salmonella growth through magnesium deprivation. Science, 2019, doi:10.1126/science.aax7898.
 
2.Magnesium deprivation stops pathogen growth
https://phys.org/news/2019-11-magnesium-deprivation-pathogen-growth.html