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感染生物学:肠道微生物帮助阻止沙门氏菌

来源:Cell作者:Bärbel Stecher

肠道沙门氏菌Salmonella是一类杆状细菌的名字,这种细菌可以导致人类和其他动物的胃肠炎。沙门氏菌感染会对某些高危人群造成严重后果,如婴儿、幼儿、老年人和免疫系统功能受损的个人。

大多数肠道微生物群正常的人通常比较容易应对这种感染。只有10-20%的病例,病原体通常是通过受污染的食品进入,会真正导致感染。

对沙门氏菌有抑制作用的肠道微生物群构成在很大程度上是未知的。

现在,由德国Bärbel Stecher教授领导的一组研究人员已经鉴定出一种细菌,可以保护小鼠免受肠沙门氏菌血清型伤寒的侵袭,在德国,这是最普遍的致病亚型之一。

在健康的人和小鼠中,胃肠道被多种细菌和其他微生物所定殖。这种“微生物群”可以保护宿主免受沙门氏菌的感染,因为内源性成员产生抑制物质,占据所有可用的生态位,消耗大部分相关营养素,如糖或蛋白质,但也消耗氧。为了确定健康肠道微生物群的组成,该微生物群对细菌感染具有最佳保护作用,Sandrine Brugiroux和Debora Garzetti比较了几组小鼠的微生物群。一组被证明对沙门氏菌感染有抵抗力,而另一组则对该病原体敏感。

研究人员发现,受保护小鼠的微生物群包括属于Mucispirillum schaedleri粘液杆菌,而其他组则没有。

Mucispirillum schaedleri菌属于一大类细菌,其代表主要栖息于富含泥质或沉积物的环境中。其中,只有粘液杆菌属出现在温血动物(如小鼠和人类)的胃肠道中。

它被认为是相对罕见的人类微生物群,因为它通常不在粪便样本中发现。这是因为它优先寄生在肠粘膜层。在对粘膜活检进行检查的研究中,50%的受试者发现了Schaedleri。

为了直接测试这种细菌是否与预防沙门氏菌有关,Max von Pettenkofer研究所的Simone Herp利用了一种能够控制微生物群的无菌小鼠模型。

因此,可将选定的细菌种类引入这些小鼠中,从而确定并了解其微生物群的组成。”我们培育了两组小鼠,其中一组含有Mucispirillum schaedleri,而另一组则特别缺乏Mucispirillum schaedleri。我们在实验中用沙门氏菌感染了两组动物,并证实沙门氏菌与预防沙门氏菌感染有因果关系,”Stecher说。

进一步的研究显示,Mucispirillum schaedleri菌的保护作用可能取决于它能否成功地与沙门氏菌竞争某些必需营养素,如硝酸盐。这种竞争并不一定意味着后者的增长率会降低。

然而,如果没有足够的硝酸盐,肠沙门氏菌血清型鼠伤寒不能表达其最重要的毒力因子,即III型分泌系统。因此,它们诱导肠道内壁致病性变化的能力显著降低。所涉及的主要毒力因子本质上是一种分子机器,充当注射器,允许细菌将有毒蛋白质注入肠上皮细胞。

这个系统使细菌侵入这些细胞,从而导致炎症和胃肠炎。

从长远来看,新的结果可能会导致制定新的预防胃肠道细菌感染的策略。”但这将需要大量的进一步工作,”Stecher指出。

例如,我们仍然不知道Mucispirillum schaedleri是否对肠道和人体健康有其他有害的影响。”

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参考文献

Mucispirillum schaedleri Antagonizes Salmonella Virulence to Protect Mice against Colitis

Simone Herp ,Sandrine Brugiroux ,Debora Garzetti,André Bleich,David Berry,Bärbel Stecher




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