慈大蘇伯琦研究克雷伯氏肺炎桿菌與肝膿瘍關係

·3 分鐘 (閱讀時間)

與大腸桿菌是親戚的克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae)是我們口腔、皮膚、腸道的正常菌叢,但當它跑到其他器官,那就會引起嚴重的疾病,如:肺炎、尿路感染、肝膿瘍等。由它引起的肝膿瘍,已由早年的三成來到八成;而糖尿病病人的肝膿瘍更有九成都與它有關。

也就是因為如此,慈濟大學醫學檢驗暨生物技術系的蘇伯琦老師與他的研究團隊,選擇研究克雷伯氏肺炎桿菌做為他們的中心議題。這隻菌有兩套纖毛系統(第一型和第三型),其中第三型纖毛主要幫助克雷伯氏肺炎桿菌附著在導管表面(例如導尿管),第一型纖毛主要附著在含有甘露糖的細胞表面。除了附著的能力對它的致病能力很重要外,這隻菌還有由多醣構成的厚厚的莢膜外套(CPS,capsular polysaccharide)用來保護自己。莢膜外套可使細菌變得不容易被宿主(比如:人類)的吞噬細胞吞食,也可保護細菌不受到消毒劑(如雙氧水)的傷害。

利用電子顯微鏡觀察野生株(KpWT)與crr突變株(KpΔcrr)菌體外之物質。發現到突變株會產生較多的夾膜多醣體(CPS)的物質。
利用電子顯微鏡觀察野生株(KpWT)與crr突變株(KpΔcrr)菌體外之物質。發現到突變株會產生較多的夾膜多醣體(CPS)的物質。

最近蘇老師的研究團隊發現了一個基因,與纖毛系統及莢膜形成都有關。這個基因屬於細菌的磷酸轉移系統(PTS,phosphoenolpyruvate (PEP)-dependent phosphotransferase system)之一。當這個基因(crr)缺乏時,會造成另外三個基因(galF,wzi與gnd)的表現量上升,造成細菌擁有特別厚的莢膜外套!這個穿大外套的細菌突變株,不僅在1%的雙氧水中的存活率上升,被巨噬細胞(macrophage)吞噬的量也變少、吞噬後的存活率也上升了。

由於PTS與纖毛系統有關,而過去蘇老師的研究團隊曾發現一個新型的PTS稱為etcABC,於是蘇老師決定去看看到底這個crr基因是否與etcABC有關。有趣的是,當他們在crr突變株中去掉etcABC時,另一個基因galF的表現量下降,而細菌的莢膜外套就變薄了。也就是說,過去發現etcABC與第三型纖毛的表現有關,這次的研究成果進一步發現,etcABC與莢膜的產出也有關係;而隸屬於另一個PTS的crr基因,竟然也能藉由抑制etcABC這個PTS來調節細菌的莢膜多醣的產生,從而影響細菌莢膜的厚度。

未來蘇老師的研究團隊希望能從研究crr與etcABC的互動,進一步瞭解克雷伯氏肺炎桿菌是如何武裝自己,由此來瞭解為何糖尿病病人的肝膿瘍有極高比例都與這隻細菌有關。

利用CLSM觀察巨噬細胞攝取和殺菌活性的影響。由結果顯示,與野生株相比較,突變株被巨噬細胞吞噬的數量較少。
利用CLSM觀察巨噬細胞攝取和殺菌活性的影響。由結果顯示,與野生株相比較,突變株被巨噬細胞吞噬的數量較少。

參考文獻:Panjaitan NSD, Horng YT, Chien CC, Yang HC, You RI, Soo PC. The PTS Components in Klebsiella pneumoniae Affect Bacterial Capsular Polysaccharide Production and Macrophage Phagocytosis Resistance. Microorganisms. 2021 Feb 8;9(2):335. doi: 10.3390/microorganisms9020335. PMID: 33567595.

(撰文/葉綠舒;攝影/葉綠舒、蘇伯琦)