Spontaneous preputial gland infection in Staphylococcus aureus-colonized male C57BL/6 mice triggers a Th17-driven immune response
本研究表明，在被金黄色葡萄球菌定植的雄性C57BL/6小鼠中，自发性的慢性包皮腺感染是由强烈的、局部的Th17偏向性免疫反应驱动的，且该反应未能清除细菌，从而建立了一个用于研究自然宿主-病原体相互作用的有价值模型。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
大多数人都携带一种被称为金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）的常见细菌，却对此全然不知。对于绝大多数人来说，这个微小的居民是无害的，静静地与身体的自然防御系统共存。然而，宿主与微生物之间的关系是微妙的。当这种平衡被打破时——也许是因为皮肤上的伤口或免疫系统的削弱——这个无害的乘客就会变成危险的入侵者，引发从轻微疖肿到危及生命的败血症等各种感染。准确理解这种转变是如何以及为何发生的，是科学家面临的一大挑战。难点在于研究一个通常发生在人体内部、且没有明确外部诱因的过程。为了解决这个问题，研究人员需要一种方法，能够实时观察细菌与免疫系统之间的相互作用，从细菌仅仅生活在表面开始，直到它们导致疾病为止。
德国格赖夫斯瓦尔德大学医学中心的一个研究小组开发了一种利用小鼠观察这种转变的新方法。他们建立了一个自然携带特定金黄色葡萄球菌菌株的小鼠群落，就像许多人类一样，这些细菌存在于它们鼻腔中。在这个群落中，细菌从父母传递给后代，形成了一种终身的、通常是沉默的定植。研究人员注意到了一些意想不到的情况：虽然细菌在大多数小鼠体内平静地生存，但大量的成年雄性小鼠开始在生殖器附近出现疼痛且肿胀的肿块。这些并非来自外界的随机感染，而是由这些小鼠自出生起就携带的细菌引起的。研究团队着手研究这些肿块内部发生了什么，细菌在做什么，以及小鼠的免疫系统是如何对其自身的定植者做出反应的。
研究人员发现，这种被称为前阴腺炎（preputial gland adenitis）的病症在这些被定植的雄性小鼠中频繁发生。大约三分之二的育种雄性及其比例相近的雄性后代都出现了这些感染。该病症不会出现在幼年小鼠或雌性身上；它仅在雄性达到性成熟后才出现。当研究人员检查受影响的腺体时，发现它们已经肿大并充满了厚厚的黄色脓液。在这些肿胀的腺体内，组织的结构已被完全破坏。取而代之的不是健康腺体中看到的有序结构，而是密集的细菌集群和大量的白细胞——中性粒细胞，它们是身体的首位响应者。导致肿胀的细菌被确定为与这些小鼠一直携带的菌株完全相同，这证实了感染是内源性的，即起源于动物自身。
为了理解正在进行的免疫战，科学家们分析了受感染腺体和血液中的化学信号。他们发现了一种大规模的、局部的炎症信号释放。受感染的腺体充斥着特定的蛋白质，这些蛋白质负责召唤中性粒细胞到达现场并触发脓液的形成。这种反应非常剧烈，但仍局限于受感染的腺体内部；相邻的健康腺体并未显示出炎症迹象。研究人员还观察了作为身体防御指挥中心的脾脏和淋巴结中的免疫细胞。他们发现，小鼠针对细菌建立了强大的、特异性的免疫反应。免疫系统产生了抗体，并激活了一种特殊的白细胞，称为 Th17 细胞。这类细胞擅长对抗皮肤和黏膜上的细菌感染，通过招募更多的中性粒细胞来发挥作用。
尽管存在这种强大且协调的免疫攻击，小鼠仍无法清除感染。细菌被困在腺体内，被脓液和免疫细胞包围，但依然持续存在了数月之久。免疫反应足够强大，足以将细菌限制在局部，但不足以消除它们或修复组织。这反映了在人类身上经常见到的情况，即金黄色葡萄球菌感染可以变得慢性化，并且即使在治疗后仍会复发。研究表明，身体用来对抗细菌的机制本身——即招募中性粒细胞和产生炎症信号——可能也导致了维持感染存在的组织损伤。研究人员还注意到，感染仅发生在雄性身上，这暗示雄性激素可能在触发细菌变得具有侵略性或使特定腺体更容易受到入侵方面发挥了作用。
这种新模型为观察金黄色葡萄球菌感染的自然进程提供了一个罕见的窗口。通过研究这些会发生自发性脓肿的小鼠，科学家现在可以调查将无害定植者转变为致病原的确切触发因素。研究结果强调，免疫系统的反应是复杂的；它能够识别威胁并进行有力的防御，但往往无法实现彻底的胜利。尽管有强烈的免疫反应，却无法清除细菌，这是金黄色葡萄球菌感染在自然界中的一个关键特征。这项工作提供了一个宝贵的工具，用于测试预防此类感染的新方法，或帮助免疫系统在目前失败的地方取得成功，从而有望为数百万携带这种细菌并面临感染风险的人提供更好的治疗方案。
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