揭示肠道有益细菌抵抗危险的病原菌机制

揭示肠道有益细菌抵抗危险的病原菌机制

来源：生物谷 2016-10-06


2016年10月6日/生物谷BIOON/--抗生素拯救了上百万人生命。但是它们往往同样地杀死有益细菌和有害细菌，这会产生越来越大的抗生素耐药性问题，这意味着它们也不是没有不足之处。


与此同时，由有益的细菌组成的益生菌有潜力实现抗生素的益处，同时没有它们的副作用。但是，在此之前证实它们功效的证据主要是道听途说的，而且它们的作用机制人们也知之甚少。 依据两项新的研究，来自美国洛克菲勒大学的研究人员证实由一种常见的肠道细菌产生的一种酶能够保护线虫和哺乳动物等动物的肠道免受有害细菌的攻击，并且对它如何做到这一点提供重要的认识。总之，他们的发现可能导致人们开发益生菌用于抵抗艰难梭菌（Clostridium difficile）等非常危险的病原菌，其中艰难梭菌是医院获得性感染的一种主要原因。相关研究结果近期分别发表在Science期刊和Science Immunology期刊上，论文标题分别为“A secreted bacterial peptidoglycan hydrolase enhances tolerance to enteric pathogens”和“Exploiting a host-commensal interaction to promote intestinal barrier function and enteric pathogen tolerance”。


一种具有治疗潜力的细菌


研究人员着手研究屎肠球菌（Enterococcus faecium）在秀丽隐杆线虫体内的益生菌潜力。尽管屎肠球菌长期以来被用作牲畜中的一种益生菌，但是它的作用机制从来都不是清楚的。它远不是用于人体内的一种理想的益生菌：根据Science期刊论文第一作者Kavita Rangan的说法，屎肠球菌很容易在医院环境中产生抗生素耐药性，而且能够在免疫系统受到破坏的人体内产生危险的感染。


然而，在一系列实验中，Rangan和她的同事们证实当喂食屎肠球菌时，秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）能够更好地抵抗鼠伤寒沙门菌（Salmonella typhimurium）---一种肠道病原菌，入侵哺乳动物肠道内壁上一层薄的上皮细胞---感染的有害影响。Rangan说，“沙门菌也能够在肠道中定植，但是它不能够导致线虫产生同样的组织伤害，而且它也不会杀死它们。”


更重要的是，研究人员发现一种特定的由屎肠球菌大量分泌的被称作SagA的酶足以保护线虫和小鼠免受沙门菌破坏。他们发现即便当由一种不同的被称作植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）的细菌产生时，SagA也在小鼠体内发挥它的神奇作用，其中植物乳杆菌是一种完全无害的细菌，经常用作一种治疗人肠道疾病的益生菌，而且天然地栖息在从泡菜到人肠道在内的环境中。


让有益细菌变得更好


在一系列补充实验中，Science Immunology期刊论文第一作者Virginia Pedicord和同事们也证实屎肠球菌保护小鼠抵抗鼠伤寒沙门菌。此外，他们证实屎肠球菌阻止这种病原菌穿过肠道上皮组织和侵入肝脏等其他器官。


这些实验证实屎肠球菌并不是通过直接攻击鼠伤寒沙门菌或者改变肠道中的其他细菌平衡来保护小鼠的。Pedicord说，“它并不杀死这些细菌，而且它也不清除肠道菌群。它仅仅阻止它们导致疾病。”她解释道，它是通过在第一时间促进产生阻止病原菌接触肠道上皮层的特定蛋白---这些蛋白是由肠道上皮细胞自身产生的---来实现这一点的。


研究人员证实，就像在秀丽隐杆线虫中所观察到的那样，SagA单独足以保护小鼠免受鼠伤寒沙门菌破坏。他们也鉴定出一系列受体和与先天免疫系统相关的抗菌肽，其中这些受体和抗菌肽是SagA酶发挥作用所必须存在的。


但是可能最为显著的是，Pedicord和她的同事们证实当经过植物乳杆菌进行运送时，SagA也保护小鼠免受艰难梭菌破坏。


因此，可能获得一种不错的能够抵抗艰难梭菌同时避免与抗生素治疗相关的问题的益生菌是一件值得欢迎的新闻。


Pedicord说，“这有时可能真正地帮助人类。”她已经正在小鼠体内开展研究以便观察SagA是否阻止艰难梭菌感染复发。