瑞士洛桑联邦理工学院的新研究为一些肠道细菌如何保护自己免受致命的霍乱感染提供了新的见解，为设计能够成功对抗病原体狡猾的杀死策略的益生菌菌株打开了大门。不幸的是，根据世界卫生组织的数据，霍乱每年仍然导致多达143,000人死亡，并感染多达400万人。

霍乱如何致人死亡

(资料图片仅供参考)

霍乱弧菌通常通过受污染的饮用水进入人体。它定植于肠道内表面，并释放出一种强效毒素，破坏肠壁电解质的微妙平衡。这会导致急性水样腹泻。如果不及时治疗，患者会因严重脱水而死亡。

霍乱弧菌在人类肠道中的肆虐并不止于破坏其离子平衡。它使用一种精明的“细菌间杀伤装置”，称为“VI型分泌系统”或T6SS，将毒素注入邻近细胞，以消除竞争，并在人类肠道中友好居住的复杂微生物群落中建立社会主导地位。

不仅如此。霍乱弧菌的T6SS系统杀死的细菌会释放DNA，这些DNA会立即被杀手同化，从而迅速进化成具有更致命毒力和抗生素耐药性的超级菌株。

像所有狡猾的杀人机器一样，使用T6SS的霍乱弧菌等细菌会记住保护自己免受自己武器的伤害，以防止自我中毒。它们通过产生免疫蛋白来阻止自身T6SS的毒性作用来做到这一点。

模范病

所有感染肠道的入侵病原体都必须主导常驻的无害细菌——共生菌。病原体使用各种策略来实现这一目标，从与共生微生物竞争食物、营养和空间，到直接杀死它们。

确定合适的模型系统来研究霍乱弧菌如何与肠道微生物组相互作用一直很困难。通常，传染病研究人员使用成年动物作为模型系统。但霍乱弧菌在感染成人方面具有相当的选择性。它对其他成年动物的殖民能力很差。

这迫使科学家使用幼年动物模型来研究霍乱弧菌感染的机制。但幼年动物的肠道中并不含有成年动物的成熟微生物群，科学家们试图利用成年动物的微生物群来了解霍乱弧菌的相互作用。

因此，很大程度上由于缺乏合适的模型，肠道共生微生物与霍乱弧菌之间的相互作用仍然很少被研究。

肠道战争

本周发表在《自然通讯》杂志上的一项题为“人类共生肠道变形菌通过免疫蛋白独立机制抵御VI型分泌物攻击”的新研究中，科学家们探索了一组称为变形菌的人类共生细菌如何抵御霍乱弧菌T6SS的攻击杀灭装置，采用基于细菌间杀灭测定的体外研究设计。

MelanieBlokesch博士是该论文的资深作者，洛桑联邦理工学院(EPFL)生命科学学院全球健康研究所分子微生物学实验室教授。

“这项工作为我们提供了一些关于肠道微生物群内细菌群落行为的新见解，以及防御T6SS中毒如何帮助细菌群体防御入侵的病原体，”该论文的资深作者、该大学教授MelanieBlokesch博士说。洛桑联邦理工学院(EPFL)生命科学学院全球健康研究所分子微生物学实验室。

研究人员从人类志愿者那里收集了共生变形菌。这些细菌包括大肠杆菌、阴沟肠杆菌和各种克雷伯氏菌等细菌。

令人惊讶的是，新的研究表明，尽管霍乱弧菌的T6SS杀灭装置能够杀死大多数共生细菌，但一些细菌种类成功地抵抗了它的镰刀。

例如，封装的肠道细菌克雷伯氏菌利用其特有的碳水化合物胶囊来保护自己免受霍乱弧菌T6SS的攻击。

更巧妙的肠道微生物，例如机会性病原体阴沟埃希氏菌，既不会像霍乱弧菌针对TS66的防御策略那样产生自己的免疫蛋白，也不会在胶囊内保护自己。相反，它拥有自己的T6SS火炮，其性能优于霍乱弧菌。这样它就可以杀死霍乱弧菌，除非它在攻击中被杀死。显然，它的座右铭是进攻是最好的防守。

对未来的希望

布洛克施强调，这项研究采用了体外实验方案，因此需要进行额外的研究才能获得更完整且具有生物学相关性的图片。

尽管如此，作者得出的结论是，“我们的工作可以作为合理设计T6SS屏蔽益生菌菌株的起点，这些菌株能够恢复有缺陷的定植屏障或提高屏障的效率。”

标签：