古代骨骼中的结核也可以通过病原体的蛋白质来识别

我们都知道,DNA是蛋白质的基质,而蛋白质是参与细胞内外所有生物体新陈代谢每一步的分子。没有蛋白质,任何生命都不会存在。

在偏振光下观察的薄地面部分。公元前7世纪来自西伯利亚(俄罗斯)的斯基泰战士右股骨的外部致密骨物质。结核所致骨膜水平成骨细胞反应的证据。放大25 x。

在偏振光下观察的薄地面部分。公元前7世纪来自西伯利亚(俄罗斯)的斯基泰战士右股骨的外部致密骨物质。结核所致骨膜水平成骨细胞反应的证据。放大25 x。

骨与其他支持性结缔组织的区别在于细胞外的矿化细胞外基质(ECM占骨的90%)。ECM由70%的无机分子和约20%的有机分子组成,重要的是只有大约5-10%的水,一个细胞含有70%的水。ECM的主要蛋白质是胶原蛋白(约占90%)。无机部分主要含有类似于羟基磷灰石的磷酸钙。非胶原蛋白(NCP)可以与胶原蛋白或羟基磷灰石紧密结合,如果骨骼保存完好,NCP在死后也会出现在与生前相同的位置。水的含量很低,降解酶的含量也很低,这种条件有利于骨蛋白的保存。

古病理学领域中出现了一门新的学科——古蛋白质组学。在研究ecm蛋白时,几乎没有像在aDNA中那样的污染风险,因为作为一种规则,这种蛋白质与活生物体中的羟基磷灰石支架结合得非常紧密。古蛋白质组学的一个巨大挑战是鉴定正常骨代谢的ecm蛋白和典型疾病的蛋白质。主要有两种不同的方法:

1)研究由骨细胞(如碱性磷酸酶)或受感染个体其他器官的细胞形成的疾病特异性蛋白质,例如通过血液运输到骨ECM的前列腺特异性抗原(PSA)。

例:我们可以在公元前700年的斯基泰国王的人骨中鉴定出PSA。除了显微镜诊断的特征性形态学变化外,我们还在该个体的骨组织中检测到了PSA蛋白。因此,这是迄今为止使用形态学和生化技术诊断的最古老的前列腺癌病例。

2)病原生物(如细菌)产生的蛋白质的研究。如果一个人感染了结核分枝杆菌;MT侵入宿主巨噬细胞并隐藏蛋白质分子,例如蛋白质抗原85 (Ag 85)。分泌的分子会触发一系列免疫机制。大多数细菌都受这种宿主反应的控制。这是典型的MT,一个部分是持续在这种抗菌环境中,在以后的时间点被重新激活。当感染发生时,MT会产生并分泌大量的Ag - 85蛋白。通过血液循环,Ag - 85也会被运送到骨骼中。因此,如果一个生活在几百年或几千年前的人患有肺结核,那么MT水平就会升高,细菌会分泌Ag 85蛋白。这种细菌蛋白在一生中被运送到骨骼并与羟基磷灰石和/或骨胶原结合。

例:我们在两个不同的古人类个体中寻找Ag 85蛋白。案例1:俄罗斯南西伯利亚阿尔詹库尔干2号出土的22-24岁男性,7th公元前世纪。案例二:从Kirchberg(德国中部黑森州)考古遗址出土的g19墓葬中发现的45-59岁男性,10th-12年th世纪广告。在这两个个体中,Ag 85蛋白的含量都很高。作为对照,我们在一名成年女性的标本中发现了ag85蛋白,该标本来自Göttingen大学医学院的病理标本,可追溯到19世纪末th到20年代初th与已知的结核病临床诊断。利用薄层切片进行的显微镜下的古蛋白质组学和形态学结果为这两个古代病例提供了可靠的诊断:两个人都患有结核病。

泰德·h·施密特-舒尔茨和迈克尔·舒尔茨
德国大学医学院解剖学系Göttingen, Göttingen

出版

是否有可能用显微镜诊断古骨结核?
舒尔茨M,施密特-舒尔茨TH
肺结核(Edinb)。2015年6月

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