生物学家揭示了霍乱毒素的致死性机制
加州大学圣地亚哥分校的生物学家们确定了使霍乱毒素致命的生物化学机制。霍乱毒素经常导致致命的腹泻，后者可使人在一天中流失多达一半的体液。霍乱毒素是由高度传染性的霍乱弧菌产生的，两个研究小组的科学家们用果蝇、小鼠和体外培养的人肠道细胞对该毒素进行了研究。他们发现霍乱毒素可通过减少运送到分子连接处的蛋白量部分地破环该结构。这种位于肠道外围的连接结构如同Velcro尼龙搭扣一样固定着该部位的细胞。
上述研究成果发表在9月11日刊出的Cell Host & Microbe杂志上。这项研究或许能够为研发治疗该致死性疾病的新手段提供指导。霍乱威胁着世界上生活在贫穷地区的数百万人的生命，这些地区的饮水卫生十分糟糕，供水常被霍乱菌污染。新近最严重的一次霍乱疫情发生在2010年海地地震后，当时导致7900多人死亡，当地及邻国多米尼加共和国的几十万人住院治疗。
“我们发现了霍乱毒素破坏连接结构的机制。 这种结构（像拉链一样）将小肠上皮细胞连锁成紧密的一层整体，进而作为身体与肠内容物间的屏障。"两个研究小组之一的负责人，加州大学圣地亚哥分校的Ethan Bier教授这样说道，“这种松散脆弱的结构导致钠离子和水可以很自由的从细胞析出进入肠道。"
这项研究基于数十年前发表的一项研究报告，当时科学家们发现，霍乱毒素可导致肠内部的上皮细胞过量表达一种小分子化学信号环磷酸腺苷cAMP。“高水平的cAMP激活了一个称为CFTR的蛋白通道，带负电荷的氯离子迅速的从肠上皮细胞分泌出来进入肠道，” 另一个研究小组负责人，加州大学圣地亚哥分校医学院医学博士Victor Nizet说道，“ 根据基本的生理学原理即电中性和渗透平衡，这些分泌出的氯离子一定携带正电荷的钠离子和水，进而导致盐和水分以腹泻的形式大量流失。”霍乱毒素导致盐和水分大量流失的分子机制直到Bier实验室的Annabel Guichard，也是文章的第一作者，开始与另一小组开展合作研究后才被阐明。
加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现，霍乱毒素通过两条完全不同但又共同作用的机制导致腹泻。除了增加通过CFTR通道的氯离子的流出量，该毒素还可降低细胞间的连接的紧密程度，进而加快细胞间用于平衡氯离子的钠离子和水的外泄。科学家们的实验结果也表明， 通过控制基因可增加运送至连接处的蛋白量，霍乱毒素对肠道很多作用都可以被逆转。
阐明霍乱毒素的这一新机制对其他肠道屏障功能紊乱性疾病如Crohn病，结肠炎和腹腔疾病也具有重要的启示。“研发一种模拟遗传操作的药物或许能修复损伤的肠道屏障，”Guichard说，“这种新方法应该可以有助于治疗霍乱毒素及其他肠道功能紊乱性疾病。”
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