PNAS驚人發現：肺炎會損害DNA

　　肺炎是全球死亡的主要原因，最近的一項研究顯示，肺炎的一種最常見致病菌，可能會損害肺細胞的DNA。相關研究結果發表在六月十五日的《PNAS》雜志。

　　在這項研究中，來自新加坡-麻省理工學院（MIT）研究與科技聯盟（Singapore-MIT Alliance for Research and Technology，SMART）的研究人員表明，一些肺炎鏈球菌（Streptococcus pneumoniae）菌株所分泌的過氧化氫，可使人類肺細胞中的DNA雙鏈斷裂。這種斷裂可切斷DNA，從而產生對細胞有劇毒的斷端，導致細胞自殺或細胞凋亡。

　　本文資深作者、麻省理工學院生物工程教授Bevin Engelward表示，過氧化氫的分泌，可損害肺細胞的DNA，削弱肺部對入侵病菌的防御，并使細菌更容易進入血液中。她說，這些研究結果，通過提供一種手段來測量一個人的疾病易感性，為肺炎患者帶來了改進的治療方式。本研究是由DNA損傷修復專家Engelward和新加坡國立大學教授、微生物學家Vincent Chow帶領完成。第一作者是SMART傳染病研究組成員Prashant Rai。

　　哈佛大學免疫學和傳染病學教授Eric Rubin沒有參與這項研究，但是他指出，過氧化氫常用作消毒劑，是因為它能殺滅各種各樣的微生物。這項研究轉變了這一概念：肺炎鏈球菌可使用過氧化氫，損害宿主DNA。

　　有毒的斷裂

　　醫生和研究人員早就知道，細菌能感染那些因流感而體弱的人——那些感染可能是致命的。

　　Chow說：“在1918年流感大流行中，大多數傷亡是由繼發性細菌感染引起，特別是肺炎鏈球菌感染。有尸檢證據表明，流感并不能直接殺死患者，病死率主要是由于之后的繼發細菌感染引起。這真正激發起我們實驗室的興趣，來研究肺炎鏈球菌：很顯然它與流感的致病性有關。我們要探究的是，肺炎鏈球菌及其產物（如過氧化氫），是否可能對感染宿主的DNA造成損傷。”

　　然而，直到現在，研究人員都認為，DNA雙鏈斷裂并不是肺炎鏈球菌所引起的損傷。Rai說：“過去曾經有研究報道稱，某些細菌會造成DNA損傷，但沒人認為，DNA損傷在急性感染（如肺炎）中發揮作用。”

　　該研究小組用熒光染料來定位DNA修復病灶、在DNA雙鏈斷裂部位形成的磷酸化組蛋白（被認為在DNA損傷修復中發揮作用）。在對三株肺炎鏈球菌進行檢測后，研究人員發現，細菌的存在，可導致雙鏈斷裂的頻率顯著增加，這種DNA損傷可引起細胞凋亡。

　　在他們的實驗中，細菌產生的過氧化氫數量和DNA損傷數量，都取決于菌株。特別是，有一個菌株可引起相對高數量的DNA雙鏈斷裂；同一菌株也產生最多的過氧化氫。

　　然后研究人員想確定，在真實的疾病中過氧化氫會引起多么嚴重的損傷？為此，研究人員在小鼠中測試了兩株肺炎鏈球菌，其中一個感染的菌株最能產生過氧化氫；其他一個菌株通過基因工程，不能產生過氧化氫。這些實驗證實，產生過氧化氫的細菌，更容易侵入肺部和血液。

　　英國謝菲爾德大學傳染病教授David Dockrell沒有參與這項研究，但是他指出，這是一項重要的工作，拓展了我們關于“細菌感染如何引起肺損傷”的知識。

　　太多的過氧化氫

　　人體可在炎癥部位產生過氧化氫：如果身體感知到感染，會激活先天的炎癥反應，包括免疫細胞，如巨噬細胞和中性粒細胞。Engelward說：“它們生產的是活性氧和形態氮，包括過氧化氫的的增加——真正有毒的化學品，對擊敗傳染物很重要。”

　　Rai說：“如果細菌本身產生過氧化氫，它可能會超過宿主可以容忍的閾值。”此外，炎癥反應可能不會對抗過氧化氫生產菌。Engelward說：“經預測，分泌過氧化氫的肺炎鏈球菌菌株，可抵抗我們體內的活性氧，被用來清除感染，因為細菌已經可耐受自己的活性氧物種。”

　　篩選人和細菌

　　肺炎鏈球菌菌株可引起DNA損傷，這一發現可能會為改善分診和治療（根據患者和細菌菌株的特異性結合），打開新的途徑。

　　Engelward說：“眾所周知，DNA修復能力在人與人之間是可變的：一些人能比另外一些人更好地修復他們的DNA。”結合這些最新的研究結果表明，DNA修復能力較低的人，可能更容易患上某些類型的肺炎。

　　Engelward和MIT生物學和生物工程教授Leona Samson的實驗室，一直致力于測量一個人DNA損傷修復能力的技術。目前已存在某些技術，可確定一個人感染的是哪種肺炎菌株。但這種技術，搭配測量一個人DNA修復能力的技術，可讓醫院在早期確定，一次特定的肺炎感染對某位患者會有多么糟糕。能夠預測誰是最容易患上致命肺炎，最終可能挽救更多的生命。