致病病原体是众所周知的危险敌人,它们已经进化出许多技巧来阻碍人体的免疫系统。 其中最可怕的是可以潜入神经系统,甚至感染大脑。
现在,英国、澳大利亚和新加坡研究人员的一项新研究捕捉到了实验室培育的破坏过程中的延时拍摄过程。斑马鱼展示了一种引起罕见脑膜炎的真菌如何从血液中扩散到大脑中。
仿佛挤在紧密排列的细胞之间血脑屏障或者搭上前往大脑的免疫细胞的便车(就像许多其他病原体一样)还不够,似乎有一种引起脑膜炎的微生物,名为新型隐球菌还有一个绝招:阻塞并爆裂斑马鱼大脑中的小血管。
“大脑对微生物有非常复杂而有效的防御能力,”说资深作者西蒙·约翰斯顿(Simon Johnston)是英国谢菲尔德大学的传染病研究员。
“但我们已经找到了一种简单有效的方法,微生物可以利用它逃离血液并进入大脑。”
脑膜炎是一种危及生命的疾病,由大脑和脊髓的细菌或真菌感染引起,导致脑膜(覆盖中枢神经系统的保护膜)肿胀和发炎。
如果不及时识别和治疗,脑膜炎可能致命; 抗菌药物耐药性感染的威胁日益严重,这一问题变得更加严重,目前抗菌药物耐药性感染已成为最严重的问题。全球第三大死亡原因。
器官移植接受者、患有以下疾病的人/,而其他免疫系统较弱的人最有可能感染真菌性脑膜炎,这种病毒不会直接在人与人之间传播,只能从环境中感染。
虽然脑膜炎可能有许多微观罪魁祸首,其中许多是在充满虫子的土壤中发现的,新型隐球菌原因真菌性脑膜炎,这比可通过疫苗接种预防的其他形式的疾病更为罕见。 众所周知,这种病原体会损害血管,但具体如何损害血管仍不清楚。
“我们开始这项研究是因为我们知道一些脑膜炎患者存在无法解释的血管损伤,”说约翰斯顿在过去的工作中揭示了如何新型隐球菌 操纵免疫细胞。
在这项研究中,约翰斯顿和同事使用快速生长的透明斑马鱼来观察如何新型隐球菌其在血管中的作用如下图所示,血管被染成紫色。 这新型隐球菌真菌孢子以荧光黄色描绘。
研究人员利用高分辨率活细胞成像技术,在几天内对荧光标记的血源性真菌入侵者进行了可视化。 微生物滞留在血管中,限制血液流动并阻碍血液供应。 随着传染性微生物的繁殖,血管伸展并破裂,释放出新型隐球菌进入斑马鱼的脑组织。
黄标新型隐球菌从紫色的血管中迸发出来。 (谢菲尔德大学)
即使是单身新型隐球菌细胞可以楔入小血管,播下阻塞血管的真菌团; 这些看起来与死于这种疾病的人的尸检报告中在脑毛细血管旁边发现的真菌或细菌团惊人地相似。
在斑马鱼中,阻塞不仅会增加局部血压,而且随着血流回流,真菌阻塞还会增加附近血管壁的张力,使它们更容易破裂。
“之前的研究重点是微生物如何破坏大脑的防御或利用免疫细胞作为进入大脑的途径,”说约翰斯顿。 “我们可以证明,对于某些微生物来说,破坏血管是一种非常有效的入侵方法。”
最重要的是 ? 这是最有见地的? 研究小组还发现新型隐球菌肿块平均在血管破裂前两天积聚,这是医生可能在损害发生之前进行干预以阻止感染的一个狭窄窗口。
“引起脑膜炎的感染可以用抗菌药物治疗,但患者往往病情很重,在治疗有效之前可能会造成很多损害,”说约翰斯顿。
希望了解真菌性脑膜炎如何在大脑中传播将带来新的疗法,有助于限制对大脑血管的损害,同时抗真菌治疗可以清除感染。
在现阶段,任何此类治疗都只是一个白日梦,因为成像实验是在极小的斑马鱼身上进行的。
尽管如此,约翰斯顿和同事认为他们的发现可能与其他类型的损害或破裂血管的感染有关,尽管他们指出这些机制可能因微生物种类而异。
该研究发表于公共科学图书馆病原体。