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研究人员发现可抑制艰难梭菌感染的肠道微生物组

来源:中国生物技术发展中心   浏览(118) 2019-09-05

众所周知,抗生素会破坏肠道细菌的稳态。在某些情况下,还会使耐药性细菌艰难梭菌(C. difficile)过度野蛮生长,导致严重的腹泻,甚至还会引起危及生命的肠道炎症。

近日,美国华盛顿大学医学院的研究人员发现了健康肠道微生物组的分子特征——即使在接受抗生素治疗后也能够控制艰难梭菌。他们还发现了一种当艰难梭菌处于活跃状态并制造毒素时产生的特殊分子。总而言之,这项发现描述了一系列分子信号,表明个体面临艰难梭菌引起的腹泻风险。

该研究通讯作者、医学和分子微生物学助理教授Jeffrey P. Henderson说:“目前,我们知道服用抗生素会增加艰难梭菌感染的风险。通过分析微生物组产生的小分子,可以识别出会导致腹泻的高风险人群。我们还能够利用这种分析法筛选合格的粪便移植捐献者,并确保其微生物组可以帮助控制艰难梭菌。”该研究近日已发表在The Journal of Clinical Investigation 上。

在美国,每年大约会发生450000起艰难梭菌导致腹泻的病例,其中包含超过29000起死亡病例。研究人员通过其代谢组或产生的化合物来研究有和没有艰难梭菌疾病人的微生物组,从而寻找一种分子特征,将健康的肠道与艰难梭菌疾病易感性的肠道区分开来。

由于一些人的胃肠道中携带艰难梭菌而没有任何不良反应,使得搜索工作变得极为复杂。这种细菌也能产生两种毒素,导致腹泻和炎症。

研究人员对186名腹泻的住院患者进行研究,并将他们分为三组,一组没有艰难梭菌;一组被艰难梭菌感染,但没有产生毒素,这意味着他们的腹泻症状是别的原因引起的;以及患者体内有艰难梭菌,且被毒素感染。

研究人员利用质谱分析了三组患者粪便样本中的数千种代谢副产物。特别是他们在患有艰难梭菌疾病的人的粪便中发现了高水平的称为4-甲基戊酸的脂肪酸。当蛋白质利用一种不同寻常的代谢过程被分解为能量时,就会产生这种脂肪酸。人体细胞不会产生它们,除了艰难梭菌外,正常微生物组中的大多数细菌也不产生这种脂肪酸。根据粪便样本中是否存在这种脂肪酸来判断艰难梭菌可以达到92.8%的准确率。

此外,研究人员发现了一种与胆汁酸代谢相关的分子模式,该模式与对艰难梭菌疾病的保护有关。胆汁酸由肝脏产生以帮助脂肪消化,然后被吸收到肠道中,微生物组的成员对其进行化学修饰。研究人员在没有携带细菌或无害携带细菌的人身上发现了一组改良的胆汁酸,而被艰难梭菌感染的人则没有。

Henderson说:“这些不寻常的胆汁酸或许是对艰难梭菌感染更具抵抗力人的标记。微生物组的胆汁酸代谢似乎存在差异,这会影响疾病的易感性。”

研究人员现在正在研究微生物组中哪些细菌参与产生保护性胆汁酸,以及健康的微生物组如何抑制艰难梭菌。

Henderson说:“我们知道,微生物组的破坏会使一些人更容易感染上艰难梭菌,但到目前为止,我们还不太了解其背后的机制。小分子让我们可以直接读出微生物组在做什么。这项研究为这些耐抗生素细菌如何让人患病提供了一些重要线索,这可能会带来更好的方法来识别、预防或治疗艰难梭菌的感染。”

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