脑膜炎期间细菌性脑侵袭机制的新见解
细菌性脑膜炎是一种毁灭性的传染病，因为即使治愈，大多数幸存者也患有永久性神经残疾，例如运动障碍、认知迟缓、听力和视力丧失、癫痫发作和精神疾病，这是由于感染引起的神经元损伤。卡罗林斯卡医学院的研究人员现在揭示了细菌性脑膜炎期间细菌性脑入侵和神经元损伤机制的新见解。
肺炎链球菌（肺炎球菌）是全球脑膜炎的主要原因。肺炎球菌产生并释放肺炎溶菌素（PLY），这是细菌用来破坏细胞的主要武器之一。
肺炎溶菌素中的单一氨基酸取代
“我们发现，从脑膜炎患者中分离出的肺炎链球菌释放出一种PLY变体，与NCBI PLY参考肺炎链球菌实验室菌株D39相比，该变体仅与一种单一氨基酸不同。这种单一氨基酸的取代显着增强了PLY损伤神经元的能力，“神经科学系Federico Iovino研究小组的博士生Simona Serra说，该研究的第一作者。
“我们阐明了一种单一氨基酸取代如何显着影响PLY的毒性，”神经科学系副教授兼研究小组负责人Federico Iovino说。
这项研究发表在iScience上。
肺炎链球菌的脑侵袭模式
在另一项研究中，研究人员进行了3D全脑成像，以确定血源性肺炎链球菌侵入大脑的模式。
“我们已经观察到，在实验性脑膜炎体内模型中，大脑的所有区域都同样受到肺炎球菌感染的影响，此外，在脑膜炎发病机制期间，神经发生受到严重影响，”Kristine Farmen说，他是神经科学系Iovino研究小组的博士生，也是第二项研究的第一作者。
这项研究是与Katrin Wellfelt博士和Lars Olson教授合作进行的，他们都在同一部门。该文章发表在《疾病神经生物学》上。
“这些发现支持了社会上脑膜炎的真实情况;事实上，同样受到细菌入侵影响的不同大脑区域控制着不同的身体功能，这与脑膜炎幸存者所经历的令人难以置信的各种神经后遗症相对应，“该研究的最后作者和首席研究员Iovino说。
每年，全球大约有250万例细菌性脑膜炎病例，其中大多数是由肺炎链球菌引起的。因此，可以合理地假设，对神经元具有不同细胞毒性能力的PLY新变体仍有待发现。
肺炎链球菌可以侵入所有大脑区域的发现是一项基本知识，它强调了寻找新的治疗方法以保护所有大脑区域的神经元免受细菌相互作用和多重接触的必要性。
“PLY具有令人难以置信的损伤神经元和破坏神经元活动的能力，在高达70%的脑膜炎幸存者所经历的神经残疾发作中起着重要作用。我们的目标是了解细菌与脑细胞的相互作用，以开发新的方法来阻断这种相互作用并保护大脑免受细菌感染，“Iovino说。
更多信息：Simona Serra 等人，单个 D380 氨基酸取代会增加肺溶菌素对神经元细胞的细胞毒性，iScience （2024）。DOI： 10.1016/j.isci.2024.109583
Kristine Farmen 等人，肺炎链球菌的时空脑侵袭模式和菌血症衍生脑膜炎细胞环境的动态变化，疾病神经生物学 （2024）。DOI： 10.1016/j.nbd.2024.106484
