科学家发现与肺炎感染致命心脏并发症相关的酶
2025年12月4日
细菌性肺炎。［Wildpixel/Getty Images］
马里兰大学医学院（UMSOM）和阿拉巴马大学伯明翰分校希尔斯克医学院的科学家表示，他们已确定一种细菌酶可能是部分肺炎患者出现心脏并发症而其他患者没有的原因。
由于酶能催化化学反应帮助细菌存活、生长并有时攻击组织，研究人员认为这种名为zmpB的酶可能成为未来疫苗或药物治疗的靶点。他们的研究成果发表在《Cell Reports》期刊上。
该研究首席作者、阿拉巴马大学伯明翰分校微生物学教授卡洛斯·J·奥里胡埃拉博士表示：“约五分之一的住院肺炎患者会经历危及生命的心脏不良事件，甚至在之后数年内心力衰竭风险至少翻倍。”
肺炎每年给美国医疗系统带来超过120万次急诊就诊和4.1万多名成年患者死亡。全球范围内，每年有超过100万五岁以下儿童死于该疾病。尽管既往研究聚焦于肺部，但肺炎会引发心力衰竭、心律失常或心脏病发作等心脏并发症致死。
虽然多种细菌和病毒可导致肺炎，但研究团队特别关注社区获得性肺炎的主要病原体——肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）。他们通过细菌全基因组关联研究（bGWAS）、小鼠模型和心脏类器官确认：肺炎链球菌可直接损伤心脏，而zmpB增强该菌侵入心脏的能力。
奥里胡埃拉表示：“zmpB的这一作用完全新颖，现在使其成为潜在治疗靶点。”
该研究共同作者、马里兰大学医学院微生物学与免疫学教授埃尔韦·泰特兰博士团队的生物信息学分析师阿多尼斯·德梅洛博士补充道：“当我们检测数百株导致心脏并发症的患者分离菌株，并与仅患肺炎的患者菌株比较时，规律立即显现。心力衰竭患者更常感染携带zmpB基因且具有独特遗传特征FIVAR结构域的肺炎链球菌变体。FIVAR结构域是帮助细菌侵入心脏细胞、存活并形成感染灶的特殊片段。实际上，我们发现该基因的FIVAR结构域数量越多（目前其功能尚未明确），对心脏的损伤就越严重。”
小鼠实验
研究人员分别用普通肺炎菌株和敲除zmpB基因的基因工程菌株感染小鼠，并监测疾病进展。结果显示：感染普通菌株的小鼠出现大量心脏微小病灶和细胞死亡，导致心肌损伤；而感染基因敲除菌株的小鼠心脏周围几乎无微小病灶或细胞死亡。
随后，他们将人类干细胞在培养皿中培育的跳动心脏类器官暴露于三种测试环境：感染携带zmpB基因的肺炎链球菌、缺失该基因的菌株，以及不同版本的zmpB。实验发现，携带含FIVAR结构域zmpB的菌株成功侵入心肌细胞，而缺失FIVAR结构域的菌株导致心脏组织细胞死亡减少且细菌侵入能力下降。
泰特兰指出：“通过小鼠模型，我们了解到心脏损伤取决于菌株表达的zmpB；通过类器官实验，我们发现这是因为配备FIVAR结构域的蛋白质帮助细菌侵入并损伤心肌细胞。”
奥里胡埃拉表示：“我们希望，通过理解这些分子特征，能更好地保护肺炎患者免受心脏损伤风险，或至少减轻损伤严重程度。尽管临床应用前仍需更多研究，但未来可能通过简单的基因检测，医生可在感染早期识别高风险菌株，实施更密切的心脏监测或靶向治疗以预防心肌损伤。”
未参与此项研究的丹麦奥胡斯大学医学微生物学荣誉教授莫根斯·基利安博士评价道：“这些发现极其重要。该研究不仅揭示了肺炎链球菌中神秘酶的功能，还解释了某些菌株感染引发严重并发症的发病机制，从而为预防开辟了潜在途径。”
【全文结束】
