結核分枝桿菌腺苷酸環化酶造成巨噬細胞環腺甘酸中毒

論文：Nisheeth Agarwal, et al. 2009. Cyclic AMP intoxication of macrophages by aMycobacterium tuberculosis adenylate cyclase. Nat. 460, 98-10

報告者：王緯智    時間：15:00~16:00, Jan. 6, 2009

講評老師：何漣漪教授               地點：Room 601

摘要：

結核分枝桿菌逃脫免疫細胞清除的機制有許多，其中一種就是增加巨噬細胞內的環腺苷酸的濃度。環腺苷酸已經被清楚知道是一個二級訊息傳遞者。當一級訊號傳遞者活化G蛋白受體 (GPCR)後，會活化細胞膜上的腺苷酸環化酶 (AC)產生環腺苷酸 (cAMP)。細胞內的環腺苷酸增加後會促使蛋白質基酶A將cAMP response-element-binding protein (CREB)磷酸化，磷酸化之後的CREB有轉錄因子的特性，會入核調控巨噬細胞的免疫反應。當分枝桿菌屬的細菌感染時，巨噬細胞內的環腺苷酸的量會大增，但是來源與影響並不被清楚研究。首先，作者們先確立了當活的結核分枝桿菌感染巨噬細胞時會有環腺苷酸量大增及CREB磷酸化的現象。為了找出環腺苷酸的來源，作者們用一個會在細菌內過度表現磷酸二酯酶(PDE)的結核分枝桿菌株去感染巨噬細胞後發現環腺苷酸表現量減少，證明感染時所增加的環腺苷酸是由結核分枝桿菌所製造且釋放。根據前人研究報導，在結核分枝桿菌中的腺苷酸環化酶有17種之多，作者們利用各個突變的結核分枝桿菌株找出Rv0386是在結核分枝桿菌中最主要製造環腺苷酸的基因。另外在動物模式實驗中可以發現當失去產生環腺苷酸能力時，連帶會影響結核分枝桿菌在動物體內的生存，這代表環腺苷酸對於結核分枝桿菌的存活力與毒力是重要的。在感染腫瘤壞死因子的基因剔除老鼠的模式之下，可以發現完全沒有明顯差異，這代表環腺苷酸對於結核分枝桿菌的存活力與毒力是重要的。最後作者們利用放射線標定的方式提供一個結核分枝桿菌感染巨噬細胞後釋放出大量環腺苷酸的直接證據。作者們將細菌培養在含有碳14標定的甘油中，由此結核分枝桿菌會生成有碳14標定的環腺苷酸。再去感染巨噬細胞後利用薄層色層分析法觀察巨噬細胞內碳14標定環腺苷酸的表現，證明了當結核分枝桿菌感染巨噬細胞時會放出大量環腺苷酸使巨噬細胞產生中毒的現象。

參考資料：

1.      Bai, G., et al. 2009. cAMP levels within Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium bovis BCG increase upon infection of macrophages. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 55, 68–73 .

2.      Lowrie, D. B., et al. 1975. Mycobacterium microti may protect itself from intracellular destruction by releasing cyclic AMP into phagosomes.Nature 254, 600–602.