細菌是如何感染宿主的？
細菌廣泛存在于我們的生活環(huán)境中以及皮膚表面，為什么我們沒有時刻處于細菌感染中？那是因為細菌要誘發(fā)感染。
第一步，需要先越過皮膚或黏膜屏障并侵入血液，當(dāng)我們的皮膚、黏膜保持健康時，其屏障作用更強，能夠抵擋絕大部分的細菌，從而避免細菌感染的出現(xiàn)。反之，皮膚或黏膜破損則是細菌感染的高發(fā)因素。第二步，侵入血液的細菌需要逃過白細胞的追殺。我們的血液中存在大量巡邏中的抗體，當(dāng)細菌侵入血液后，抗體迅速識別并鎖定，告訴白細胞“我抓住了入侵的敵人，快來殺滅它”。白細胞迅速跟進并將細菌吞噬，從而避免細菌利用血液中的營養(yǎng)物質(zhì)增殖并誘發(fā)感染。
反之，免疫系統(tǒng)缺陷、抵抗力低下、免疫系統(tǒng)未遇見過的細菌（全新細菌或變異細菌）侵入血液，則更容易誘發(fā)細菌感染。那么，細菌感染能夠嚴重到什么程度？
細菌在營養(yǎng)充足的環(huán)境下增殖速度非常快。當(dāng)細菌成功侵入血液并逃過白細胞的追殺后，能快速利用血液中充足的營養(yǎng)物質(zhì)增殖。通常在1~4個小時內(nèi)，細菌體積增大、代謝活躍，開始為增殖儲存充足的營養(yǎng)物質(zhì)。營養(yǎng)物質(zhì)儲存完成后，細菌進入快速增殖階段，數(shù)量成倍增長。細菌感染不但搶奪身體大量營養(yǎng)物質(zhì)，在細菌增殖過程中也會排放大量外毒素（多為革蘭氏陽性菌），以及細菌自溶或粘附于人體細胞時釋放內(nèi)毒素（多為革蘭氏陰性菌）和其他對人體有害的代謝產(chǎn)物，引起乏力、疼痛（如關(guān)節(jié)痛）、痙攣、神經(jīng)末梢麻痹、高燒等，甚至可引起敗血癥或膿毒血癥，危及生命。
注意：常見的上呼吸道感染，如金黃色葡萄球菌感染誘發(fā)的上呼吸道感染也可能因細菌外毒素誘發(fā)敗血癥，嚴重引起多器官衰竭甚至危及生命。各種慢性疾病患者如營養(yǎng)不良、血液病、腎病綜合征、糖尿病、惡性腫瘤等患者，長期使用免疫抑制藥物如各種激素、抗代謝藥、抗腫瘤藥、放射治療患者，長期使用抗菌藥物患者更容易因細菌感染出現(xiàn)敗血癥，即便是普通感冒也不可掉以輕心。同時也應(yīng)注意日常避免濫用激素、抗生素。
光電方法控制細菌感染行為
一些有害細菌引發(fā)的人體感染，嚴重威脅人類健康，掌握細菌感染宿主的感染行為有助探索新的治療方法。日前，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所金帆團隊與黃術(shù)強團隊，關(guān)于細菌感染的研究成果以封面文章形式發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊ACS Synthetic Biology。在這項成果里，研究團隊開發(fā)了基于銅綠假單胞菌的新型光敏蛋白YGS24，實現(xiàn)了用光學(xué)方法控制細菌對宿主的感染行為。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士研究生承心怡、深圳先進院研究助理蒲璐、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士研究生付生偉為文章的共同第一作者，研究員金帆和助理研究員楊帥為共同通訊作者。
楊帥說，這一研究實現(xiàn)了對宿主體內(nèi)細菌致病能力的定量和時間控制，揭示了其局部和系統(tǒng)對宿主健康和死亡的影響。新技術(shù)的建立，有望探索和發(fā)現(xiàn)致病菌新的致病機理，進而加速相關(guān)創(chuàng)新療法的開發(fā)。
細菌的感染往往呈現(xiàn)急性和慢性兩種感染模式。細菌的不同感染行為，往往會對宿主產(chǎn)生不同的影響。急性感染下，細菌會引起宿主急性的炎癥反應(yīng)，而慢性感染下，細菌往往會形成生物被膜，對抗生素和宿主的免疫系統(tǒng)具有更強的耐受性，往往不易根治。為此，研究團隊選取了常見的機會性致病菌——銅綠假單胞菌作為研究模型，用來探索調(diào)控細菌感染行為的新方式。
有別于傳統(tǒng)利用化學(xué)誘導(dǎo)物進行基因表達調(diào)控的細菌調(diào)控手段，研究團隊利用光遺傳學(xué)調(diào)控的方式，基于銅綠假單胞菌的GacS蛋白和GacA蛋白組成的雙組分系統(tǒng)，開發(fā)了新型光敏蛋白YGS24。研究團隊以YGS24蛋白取代細菌中原有的GacS蛋白，構(gòu)建了YGS24-GacA光控系統(tǒng)，對銅綠假單胞菌的感染行為進行精確的光調(diào)控。借助YGS24-GacA光控系統(tǒng)，研究團隊在 “致命麻痹”和“緩慢殺戮”的秀麗隱桿線蟲-銅綠假單胞菌致病模型中，成功實現(xiàn)了細菌對線蟲的致病能力的藍光調(diào)控。此外，通過該光控系統(tǒng)，研究團隊利用顯微鏡技術(shù)和微流控技術(shù)，成功實現(xiàn)了對秀麗隱桿線蟲腸腔內(nèi)銅綠假單胞菌致病調(diào)控回路的原位光誘導(dǎo)。
“YGS24光敏蛋白的研發(fā)，擴充了光遺傳學(xué)的工具庫，也是在銅綠假單胞菌中開發(fā)的第一個光敏蛋白。它將推動光遺傳學(xué)在微生物研究領(lǐng)域的發(fā)展，還將在細菌感染行為的相關(guān)基礎(chǔ)研究中發(fā)揮獨特作用。”楊帥說。
白樺茸抑菌抗病毒的研究
大自然中存在大量細菌，也存在一些具有抗炎抑菌價值的天然生物，藥食兩用真菌白樺茸是其中之一。在科普專著《探秘白樺茸--來自西伯利亞的藥用真菌》一書中，作者便系統(tǒng)梳理了近年來國內(nèi)外公開發(fā)表的研究成果。
有學(xué)者發(fā)現(xiàn)不同濃度的白樺茸多糖保鮮液對蘋果進行涂膜處理，5℃低溫下貯藏，結(jié)果表明 2%-6%白樺茸多糖保鮮液能夠降低蘋果的失重率、腐爛率和呼吸強度，保持其硬度，抑制天然多酚氧化酶（PPO）活性和微生物繁殖。有研究報道白樺茸的菌核提取物：包括水、甲醇、丙酮、氯仿、石油醚提取物，對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌具有良好的抑菌活性，其中甲醇提取物在10 mg/mL濃度下對大腸桿菌抑菌效果最好，抑制率高達84.1%；濃度為2.5mg/mL的甲醇提取物和10mg/mL的石油醚提取物對金黃色葡萄球菌ATCC25923的抑菌作用較為明顯。
弓形蟲病是由剛地弓形蟲（Toxoplasma gondii）寄生于人與動物體內(nèi)有核細胞中引起的一種人獸共患病，人群中弓形蟲的平均感染率可以高達50%，有人推算全世界約有25%的人感染弓形蟲，給人類健康和畜牧業(yè)生產(chǎn)造成了不可估量的損失。有學(xué)者以存活率、平均存活時間、血清超氧化物歧化酶活性、主要臟器病變等指標(biāo)，評價包括白樺茸在內(nèi)的5種中藥對急性感染弓形蟲小鼠的治療效果，結(jié)果表明白樺茸的抗弓形蟲效果與陽性藥物磺胺間甲氧嘧啶鈉相近。
白樺茸同時具有較好的抗病毒活性。研究發(fā)現(xiàn)白樺茸水提取物可以針對HIV-1起到明顯的抑制效果，而其中的關(guān)鍵活性成分已經(jīng)確定，是一種水溶性的高相對分子質(zhì)量的木質(zhì)素衍生物，相對之下，低分子量的多酚肽以及單獨存在的木質(zhì)素并沒有抑制效果。有效成分即大部分衍生物都存在于白樺茸水提取物片段23當(dāng)中，其先選擇吸附到蛋白酶之中，對HIV-1逆轉(zhuǎn)錄進行抑制，從而降低 HIV 繁殖速率。
此外，研究還證實，白樺茸具有提高免疫力的活性。通過深層培養(yǎng)的白樺茸產(chǎn)生的多糖可參與體液免疫反應(yīng)，提高B淋巴細胞增殖率，提高免疫球蛋白M（IgM）水平刺激激活B淋巴細胞，輔助淋巴細胞轉(zhuǎn)化。除白樺茸多糖以外，從白樺茸中分離出的木質(zhì)素-碳水化合物也具有良好的免疫刺激活性和抗腫瘤作用，且其抗腫瘤作用可能是通過免疫調(diào)節(jié)間接發(fā)揮。
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