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Cell惊人发现:生病多吃“谁在救你”?竟是细菌!

2017/02/08 来源:生物探索
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导读
近日,发表在《细胞》杂志上的一项研究找到了被感染小鼠补充营养得以活更久背后的“功臣”。它竟是感染小鼠的细菌。那么,细菌究竟为何反过来帮助它的宿主呢?


A Salk Institute study shows how Salmonella blocks the appetite loss response in hosts to both make the host healthier and promote the bacteria’s survival and transmission.

食欲不振是身体对疾病正常反应的一部分,但其背后的机制却仍不清楚。有时,在生病期间吃的更少会促进更快地康复,但有时,食欲不振却是致命的。

1月26日,发表在Cell杂志上题为“Pathogen-Mediated Inhibition of Anorexia Promotes Host Survival and Transmission”的研究中,Salk研究所的科学家们揭示了细菌如何阻断其宿主的食欲丧失(appetite loss)反应,从而让宿主更健康,同时促进细菌感染其它宿主。

这一惊人的发现揭示了食欲与感染之间的关联,可能对治疗传染性疾病、食欲不振相关疾病、衰老、炎症或医疗干预(如化疗)产生影响。Salk研究所的助理教授Janelle Ayres是这一研究的通讯作者。


These Salmonella bacteria may be able to make mice hungry.

惊人发现

口服感染鼠伤寒沙门氏菌的小鼠通常会出现食欲不振,且最终会因为细菌变得更具“毒性”(通过肠道传播到身体的其它组织)而病情加重。

Ayres的研究小组在感染小鼠中测试了不同的进食情况,结果发现,消耗额外卡路里的病鼠(尽管它们食欲不振)实际上活得更长。研究证实,这种生存的延长并不是由于被给予良好喂食(well-fed)的小鼠产生了更积极的免疫反应。相反,这是因为,当小鼠吃的更多时,沙门氏菌没有向肠道外传播。更令人吃惊的是,沙门氏菌还能够作用于肠道,试图抑制宿主的食欲丧失。


背后机制

最初,这一结果是令人费解的:当营养更丰富时,为什么这种细菌会变得更“友善”,且不向机体其它部分传播呢?为什么沙门氏菌会积极抑制宿主食欲丧失呢?进一步的研究证实,细菌在“毒性”(virulence,一种微生物在一个宿主内引发疾病的能力)和“传播性”(transmission,在多个宿主中传播及形成感染的能力)之间做了一个权衡。

该研究的第一作者Sheila Rao解释道:“我们发现,食欲丧失会使得沙门氏菌毒力更强,可能是因为它需要到肠道外的其它地方寻找所需的营养。这种增加的毒性会太快杀死它的宿主,但也损害了细菌传播到新宿主中的能力。”

宿主在感染期间吃的更多,活得更久对沙门氏菌是有益的:与不吃,且因细菌毒性增加而更早死亡的小鼠中的细菌相比,吃更多且活更久的小鼠中的细菌能够通过粪便传播到其它动物中,增加了它们在宿主间的传播。

关键分子

研究人员发现,为了阻止食欲丧失反应(appetite-loss response),促进在宿主间的传播,沙门氏菌产生了一种叫做SlrP的分子。该分子阻断了肠道中一种细胞因子的激活。这一细胞因子通常与大脑中的食欲中心——下丘脑进行“通话”,以促进宿主在感染期间失去食欲。

研究小组发现,与对照组小鼠相比,感染不能产生SlrP的沙门氏菌的小鼠在感染期间吃得更少,失去更多体重,死得更快。


From left: Janelle Ayres and Sheila Rao

应用前景

虽然人类和小鼠有着相同的与食欲丧失相关的肠道-大脑通路,但Ayres警告说,感染反应依赖于许多因素。是否进食/禁食能够改善一个人的健康很大程度上依赖于感染的病原体是什么。

这一观点也在去年发表于Cell杂志上的一项研究中被证实。2016年9月8日,发表在Cell杂志上的一项研究中(论文:Opposing Effects of Fasting Metabolism on Tissue Tolerance in Bacterial and Viral Inflammation),耶鲁大学的科学家们研究了在感染期间提供营养对健康产生的影响。结果发现,在细菌感染和病毒感染中,营养供给产生了相反的作用。具体来说,细菌感染的小鼠在喂食后死亡了,而病毒感染的小鼠喂食后依然存活。【详细

Ayres的研究小组正计划搜索人类微生物组,找到其它可能与上述研究中发挥相似作用的微生物,从而探索与食欲不振和疾病治疗相关的新疗法。“现在,我们已经确定了调节食欲背后的机制,接下来,我们想知道,能否通过调节这一机制帮助疾病治疗。” Ayres说。

参考资料:

Salk Institute:Feed a cold, starve a fever? Not so fast, according to Salk research

Science:Microbe that causes food poisoning exerts a sort of mind control over mice

EurekAlert:Why Salmonella wants its host to have a healthy appetite

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