Minimization of Bacterial Size Allows for Complement Evasion and Is Overcome by the Agglutinating Effect of Antibody

細菌型態的縮小可幫助逃避補體作用但可藉由抗體凝集作用來克服

Ankur B. Dalia and Jeffery N. Weiser., 2011. Cell host & microbe. 10(5):486-96.

Speaker: Po-Sheng Tsai (蔡伯昇)                                  Time: 13:00~14:00, Dec. 26, 2012

Commentator: Dr. Shu-Ying Wang (王淑鶯老師)               Place: Room 601

中文摘要

補體系統是控制細菌感染的一個重要防禦機制，可於革蘭氏陰性菌造成細胞溶解(lysis)及對革蘭氏陽性菌引起調理吞噬作用(opsonophagocytosis)。然而，一種侵入性細菌感染的主要致病菌－肺炎鏈球菌(Streptococcus pneumoniae)可使用多種策略來抵抗調理吞噬作用。先前的研究指出，肺炎鏈球菌可藉由莢膜多醣來隱藏底層的結構或是藉表面蛋白與血清中的物質交互作用來避免補體的活化。為了尋找參與抵抗調理吞噬作用的其他因子，作者搜尋了肺炎鏈球菌突變株的基因資料庫以找出對調理吞噬作用較為敏感的突變株其共同的表現型為何。結果顯示細菌鏈狀長度的增加會造成對調理吞噬作用的抵抗力下降。為了進一步釐清細菌鏈狀長度與調理吞噬作用的抵抗力間的關係，作者比較了不同鏈狀長度的菌種在三個方面的差異。結果指出，形成較長鏈狀長度的細菌存活率較低、被噬中性球吞噬的數量較多且有較多的C3成分沉澱在細菌的表面。此外，較長的鏈狀長度也導致補體活化的增加，且可透過沉澱在細菌表面一個落點上的C3擴散到整條細菌鏈狀的結構上並因此造成細菌被噬中性球吞噬的數量增加。另一方面，在動物實驗的結果指出，較短的鏈狀長度可提供細菌在抵抗宿主清除機制上一種相對的優勢。而為了克服此種逃脫策略，作者於先前研究中發現抗體可以藉由凝集作用將細菌聚集成團而達成與細菌鏈狀長度上升類似的效應。比較了分別給予IgG片段F(ab’)₂及Fab兩組細菌間的存活率，發現在給予可引起凝集作用的F(ab’)₂這組較易引發調理吞噬作用並因此造成較低的存活率。這項發現指出，細菌形成較大的聚集體會增加對補體沉澱的感受性。一言以蔽之，本篇研究發現肺炎鏈球菌的鏈狀型態越小，越有機會逃避調理吞噬作用，而此種毒力策略可被抗體引起的凝集作用所克服。

References:

1.      O’Brien et al., Burden of disease caused by Streptococcus pneumoniae in children younger than 5 years: global estimates. 2009. Lancet 374:893–902.

2.      Stryker, L.M., Variations in the pneumococcus induced by growth in immune serum. 1916. J. Exp. Med. 24: 49–68.