作者:宋檢 時間:2022-12-09 來源:互聯(lián)網
人類的腸道是一個危險的地方。生活在人腸道中的細菌會排出毒素來阻止微生物入侵者。不過,在一項新的研究中,來自美國華盛頓大學的研究人員報道每個人的腸道都帶有自己的一套毒素---個體化的“密碼(passcode)”,細菌必須解決這些毒素才能生存下來。相關研究結果近期發(fā)表在Nature期刊上,論文標題為“Humangutbacteriacontainacquiredinterbacterialdefencesystems”。
許多擬桿菌種類(在這張彩色顯微照片中顯示的是五種擬桿菌種類的混合)存在于人類腸道中,并分泌毒素,細菌必須中和這些毒素才能生存,圖片來自KevinCutler/MougousLab/UW/HHMI。
論文共同通訊作者、華盛頓大學霍華德休斯醫(yī)學研究所研究員JosephMougous說,這些研究結果表明益生菌或活生物療法(livebiotherapeutics),即促進健康細菌生長的微生物補充劑,并沒有一種放之四海而皆準的方法。他的團隊的研究工作是朝著弄清楚科學家們如何可能為不同的人定制有益微生物而邁出的較早的一步。
他說:“操縱腸道微生物來促進健康很有前景,但尚不清楚在腸道中定植的規(guī)則。”如今,科學家們對細菌如何定植有了更好的理解。
人類的腸道充滿細菌。糞便每克含有約1000億個細菌細胞,腸道細菌的數(shù)量是人類細胞的10倍。Mougous說,這些微生物(統(tǒng)稱為腸道微生物組)承擔著各種各樣的維護工作。他們消化食物,保持腸道表面完整,提供維生素,并清除有害細菌。他說:“腸道微生物組對人類健康非常重要,這一點我們是知道的。”
在過去的十年中,Mougous團隊找出了一種稱為VI型分泌系統(tǒng)(VIsecretionsystem)的細菌防御機制的細節(jié)。這種分泌系統(tǒng)就像一個分子注射器,將毒素注入鄰近的細胞。這些毒素會破壞細胞壁,撕裂細胞膜并吞噬細胞的能量來源。他說:“它們是非常陰險的。”
細菌利用免疫基因來中和這些毒素并保護自己。缺乏正確基因的入侵者會從腸道中被踢出。Mougous團隊曾認為毒素和免疫基因像鎖和鑰匙一樣成對出現(xiàn)。但是對來自1000多個人類糞便樣本的數(shù)據進行的分析顯示出令人吃驚的東西。
作為一種腸道細菌,脆弱擬桿菌(Bacteroidesfragilis)的免疫基因遠遠超過了毒素基因。Mougous團隊發(fā)現(xiàn),所有這些額外的免疫基因實際上都屬于其他細菌。這些細菌竊取了脆弱擬桿菌的基因,從而保護它們自己免受脆弱擬桿菌產生的毒素的侵害。Mougous說,這意味著這些基因對于細菌在腸道中生存至關重要。這是科學家們以前所不知道的。
包括微生物學家BenjaminRoss在內的Mougous團隊與華盛頓大學的ElhananBorenstein(另一名論文共同通訊作者)合作進行了基因組分析。此后,Borenstein搬到了以色列特拉維夫大學,Ross如今就職于美國達特茅斯學院。Mougous說:“這種合作非常有趣,這是因為它使我們兩個團隊都進入了新領域。”
實驗室中的實驗表明這些免疫基因聚集在能夠在細菌菌株之間跳躍的DNA片段上。在實驗室培養(yǎng)皿和活體小鼠中,賦予這些基因的細菌立即對脆弱擬桿菌的毒素產生抵抗力。
更重要的是,這些研究人員發(fā)現(xiàn),人類糞便樣品具有毒素和免疫基因的獨特組合。Mougous說:“因此,在不同人的微生物組中生存所需要的東西可能是不同的。”
他說,這些研究結果可以解釋為什么人們很難修補他們的微生物組組成。“將某些細菌在腸道內定植的通用方法可能永遠不會成功,而且可能需要個體化方法。”
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