Nature新文章：論異病同源

　　由加州大學舊金山分校的微生物學家和結核病專家Jeffery Cox博士領導的一個科學家小組發現，一個處于帕金森病研究中心的蛋白質也在破壞結核致病菌中起關鍵作用。

　　這一名為Parkin的蛋白是帕金森病的研究熱點，它的功能失常與神經細胞喪失相關。Cox和同事們現在報告稱，發現Parkin也對結核病起作用，其觸發了巨噬細胞破壞結核致病菌。這些研究結果在線發表在9月4日的《自然》(Nature)雜志上。

　　根據Cox所說，這些研究結果表明，在帕金森病臨床前研究中調查的一些抗病策略有可能也適應于對抗結核病。Cox的同事Kevan Shokat博士曾開發了一種策略來阻止帕金森病的神經退行性變。Cox正利用與之相似的策略來探討在結核感染小鼠中增高Parkin活性的方法。

　　在全球范圍內，每年有140萬人死于結核病，這一疾病可在人與人之間通過空氣傳播。帕金森病是最常見的一種神經退行性運動障礙疾病，每年全球也有數百萬人受累，其中主要是老年人。

　　通過調查巨噬細胞吞噬和消滅細菌的機制，Cox將研究焦點放到了帕金森病和結核病共同的一個元件：Parkin酶上。從某種意義上說，巨噬細胞是通過科學家們稱之為異體吞噬(xenophagy)的過程吞噬外源細菌。

　　結核分枝桿菌以及包括沙門氏菌和麻風分枝桿菌在內一些細菌類型，與其他類型細菌的不同之處在于：像病毒一樣，它們需要進入到細胞中才能成功發動感染。

　　巨噬細胞與結核分枝桿菌之間的斗爭可能尤其激烈。結核分枝桿菌入侵巨噬細胞，隨后吞入到巨噬細胞的囊泡中。細菌往往通過分泌一種蛋白分解囊泡逃出這一胞內監牢，卻不料再度被由泛素(ubiquitin)蛋白構成的分子鏈盯上。此前，Cox發現一些分子將這些被鏈鎖住的分枝桿菌護送到了細胞內的溶酶體中更安全地監禁它們，在那里細菌遭到破壞。

　　從面包酵母到人類這些復雜性極其不同的非細菌生物體，它們的細胞也使用了一種相似的方式——自噬來處理自身不需要的分子或是耗損的細胞組件。在這些組件中最豐富且最至關重要的是細胞線粒體，這一代謝發電所可將食物分子轉化為細胞能夠輕易利用的能源，確保它能夠完成日常工作及更特異的功能。

　　像其他的細胞組件一樣，線粒體也會耗損及功能失常，常常需要替換。這一稱之為線粒體自噬(mitophagy)的線粒體清除過程依賴于Parkin。

　　當Cox了解到Parkin基因多態與結核感染易感性增高相關后，他對該酶感到好奇。

　　“由于線粒體自噬和胞內分枝桿菌異體自噬之間存在一些共性，以及Parkin基因多態與人類結核菌感染易感性增加之間的關聯，我們懷疑Parkin有可能被招募到結核分枝桿菌處，靶向它進行了異體自噬，”Cox說。

　　Cox和同事們發現，在實驗室感染結核分枝桿菌的小鼠和人類巨噬細胞中，Parkin發揮了重要的抗菌作用。此外，遺傳操縱缺失Parkin的小鼠在感染結核分枝桿菌時死亡，而具有正常Parkin的小鼠在感染中存活下來。

　　Cox認為，在很久以前的進化過程中Parkin參與靶向了受損的線粒體和感染結核分枝桿菌。作為Nature研究的一部分，研究小組發現Parkin缺陷小鼠和果蠅(兩種生物在進化時間上與人類非常遙遠)比正常小鼠和果蠅對胞內細菌感染更為敏感。

　　回溯10億多年以來，Cox指出線粒體是由在共生關系中細胞攝取的細菌進化而來。

　　Cox說，免疫系統以相同的方式識別外源感染細菌，“線粒體進化起源于細菌，表明有可能線粒體功能失常觸發細胞將線粒體識別為了非己物質。”

　　現在證實了Parkin在對抗結核分枝桿菌感染中的重要性，Cox已經開始與Shokat展開合作尋找一種方法提高Parkin活性對抗侵入細胞的細菌。“我們正在探討開發一些小分子藥物激活Parkin，更好地對抗結核感染的可能性，”Cox說。