研究人员发现身体如何抵抗尿路感染

任何曾经患过膀胱炎的人都知道，这种尿路感染是令人讨厌和痛苦的。它们可以用抗生素很好地治疗，但是如果不治疗可能会致命。这些感染通常是由所谓的尿路致病性大肠杆菌引起的，这些细菌以其菌毛结合到膀胱，输尿管或尿道的细胞上，这些细菌是像毛一样长出的线状附件。但是保护是以某种蛋白质的形式出现的，这种蛋白质在体内自然产生，称为尿调节素。大约70%的人在其基因组中携带一个尿调节蛋白基因变异体，这意味着他们会大量生产这种保护性蛋白质。因此，它们感染尿路感染的风险较小。

但是，尿调节素预防炎症的确切过程从未被了解。现在，一个跨学科的团队由苏黎世联邦理工学院的三个研究小组以及苏黎世大学和苏黎世儿童医院的研究人员组成，通过研究尿调节素的出现以及蛋白质如何中和尿毒症大肠杆菌来填补这一知识空白。他们的发现已经发表在《科学》杂志上，将来应该有助于开发治疗尿路感染的新策略。

详细了解其工作原理

首先，研究人员分析了蛋白质如何在分子水平上结合细菌菌毛。ETH分子生物学博士研究生，研究的主要作者之一格里戈尔·魏斯(Gregor Weiss)说：“我们已经知道会形成一个键，并且大概是在尿调节素的保护功能中起作用，但是没有人对此进行更详细的研究。” 。他们的生化研究现在表明，细菌菌毛识别尿调节蛋白表面上的某些糖链，并非常容易且牢固地与其结合。

接下来，研究小组使用冷冻电子断层扫描技术对尿调节素进行了检查，该技术是一种无需进行化学修饰或脱水即可产生蛋白质和细胞结构三维视图的成像技术。这表明他们尿调节蛋白形成长丝，平均约400个单个蛋白质分子串在一起。并且该蛋白质链的每个链接都包含细菌菌毛喜欢结合的糖链的特征模式。

卓有成效的合作

低温电子断层摄影术也是该团队选择的技术，用于更大规模地研究这些特性的影响-这次是在存在罪魁祸首，尿路致病性大肠杆菌细菌的情况下。他们发现，尿液调节蛋白丝确实可以包裹病原体，并且一条尿素调节蛋白丝可以与细菌的数个菌毛对接。韦斯解释说：“这可以中和病原体。一旦细菌以这种方式被屏蔽，它们将不再与尿道中的细胞结合，这意味着它们不会引起感染。”在光学显微镜下，研究小组还注意到形成了数百个尿调节蛋白细丝和大肠杆菌细胞的大团块，据推测这些团块可以随尿液简单地排出体外。

最后，研究人员检查以查看他们在实验室中观察到的所有这些过程是否也发生在患者中。他们分析了苏黎世儿童医院提供的感染病人的尿液样本，发现尿调节蛋白和病原体之间的相互作用完全相同。ETH教授马丁·皮尔霍夫(Martin Pilhofer)强调说：“如果没有不同研究组和研究所之间的跨学科合作，就不可能获得这组发现。”