吃骨结核病的神秘爆发类似于祖先的形式

结核病通常是一种肺部疾病，但在美国2%的病例中，它也可以在骨骼中发现。一些有9000年历史的埃及木乃伊的骨骼显示出骨头中有结核病感染的迹象，这种痛苦的情况使骨头看起来像被咬过一样。

因此，当杜克大学医生杰森·斯托特博士在2000年代中期遇到威克县结核病爆发时，这是一个奇怪的谜题，当时有六个人的感染已经扩散到肺部以外。“六个人中有四个在骨斯托特说。“这远远超过了2%。”

该病例是罗利第一个感染这种疾病的人，显然是在越南感染的，但他感觉不太舒服，在他的工作场所工作了大约400人。

杜克大学医学教授斯托特说:“所以这是工作场所长时间的暴露。”他通过接触追踪和卫生部门记录，追踪并确定了7例后续感染。

所有8人都接受了抗生素治疗，其他同事也接受了预防护理，然后这种奇怪的爆发就消失了。但这个谜团从未真正解开。斯托特说:“我是一名流行病学家和临床试验专家，我摸不着头脑。”

几年后，斯托特与他的同事、结核病研究人员戴维·托宾(David Tobin)博士进行了一次偶然的交谈分子遗传学杜克大学微生物学和免疫学

斯托特回忆道:“有一天，我们碰面喝咖啡，聊起了这件事。像杜克大学这样的学术医疗中心经常保存生物标本，斯托特仍然有这种令人费解的虫子的样本。“大卫说，‘好吧，把它给我，我们来看看。然后这一惊人的科学由此而来，”Stout说。

令人惊奇的科学是，托宾的实验室与杜克大学、圣母大学和德克萨斯大学的几位同事，精确地找出了这些特殊的结核病细菌如何以及为什么具有如此强的流动性。他们的发现发表在11月9日的杂志上细胞．

“某些感染倾向于去某些地方，”斯托特说。“问题总是，它为什么会这样做?”在美洲和欧洲发现的结核病菌株中，细菌似乎更有可能留在肺部。但这种菌株的流动性很强。

由约瑟夫·塞伦斯、莫莉·斯威尼和戈皮纳特·维斯瓦纳坦领导的托宾团队对罗利臭虫进行了基因测序，发现它与一组名为“世系1”的菌株的祖先最相似。在美国，我们倾向于看到现代菌株，谱系2、3和4，但谱系1仍然存在，主要在南亚和东南亚。

分枝杆菌肺结核通常会感染一种叫做巨噬细胞的白细胞，这是一种高度移动的街道清洁工细胞，它四处移动寻找入侵者，然后吞噬并咀嚼它们。(巨噬细胞在拉丁语中是大食者的意思。)致病菌工具箱的一部分是一套独特的化学信号——分泌因子——来保护自己免受免疫系统的攻击，并告诉巨噬细胞宿主该怎么做。

托宾的团队想要找到让威克郡的虫子巨噬细胞能更灵活地移动，远离肺部。

他们比较了225种不同结核菌株的遗传变异，特别注意了它们分泌因子的基因。他们发现的是一种名为EsxM的分泌因子，它在罗利细菌中是活跃的，但在现代菌株中由于突变而失去了活性。

然后，他们与进化生物学家、杜克大学分子遗传学和微生物学助理教授克雷格·洛(Craig Lowe)合作，研究了3236种不同结核病菌株的基因测序，发现这种模式仍然存在:现代菌株有一种沉默的EsxM分泌因子。托宾说:“在几千株菌株中，这确实是成立的。”“他们一直坚持这一点，大概这对他们来说是进化上的优势。”

为了进一步证明他们的观点，研究人员将EsxM的活性版本放入安全减毒的现代菌株中，并观察它们在实验室培养皿中的巨噬细胞宿主变得更加活跃和可移动。“我们可以看到巨噬细胞形状和结构的这些变化，它们变得更加迁移，”托宾说。他们还在一株带有原始版本的EsxM菌株中敲除了EsxM，并使受感染的巨噬细胞的流动性降低。

尽管托宾小心翼翼地不夸大他们的发现，但他说，由于广泛分布的现代结核病菌株通过呼吸在空气中传播，它们似乎受益于留在肺部。留在肺部可能会给它们提供一个更好的发射台来寻找新的宿主。

幸运的是，迁移性结核病菌株在当地没有再次出现，Stout说，“希望是因为我们做得很好，让很多人得到了预防性治疗。”但它奇怪的流动性之谜已经被解开了。

“这很可能以我说，‘哇，这太奇怪了。这种菌株一定有什么问题，因为所有这些患者都有健康的免疫系统，’”斯托特说。“但我所做的科学不是大卫所做的科学。这是一个很好的例子，来自不同学科的人聚集在一起回答一个真正有趣的临床问题。”