Science:炎症会促使肠道微生物进化
生物通/万纹 · 2017/03/23
欧洲的科学家们发现沙门氏菌感染引起的肠道炎症能激活细菌内的噬菌体,从而帮助帮助感染了细菌的病毒传播给其它菌株,并提高它们的增殖成功率。这些发现不仅揭示了病毒中遗传性状的编码特点,如毒力增强,而且也指出了如果用一种疫苗来减轻炎症,也许能帮助治疗某些感染。


欧洲的科学家们发现沙门氏菌感染引起的肠道炎症能激活细菌内的噬菌体,从而帮助帮助感染了细菌的病毒传播给其它菌株,并提高它们的增殖成功率。这些发现不仅揭示了病毒中遗传性状的编码特点,如毒力增强,而且也指出了如果用一种疫苗来减轻炎症,也许能帮助治疗某些感染。

这一研究成果公布在3月16日的Science杂志上。

来自英国索尔福德大学的医学微生物学家 Chloe James(未参与该项研究)点评道,“这是一个非常好的成果,充分展示了炎症对肠道噬菌体活性的影响。”

“这是一篇高质量的论文,”来自英国Norwich食品研究所Rob Kingsley(未参与该项研究)表示,“这第一次显示对于病原体-噬菌体转移进化来说,感染期间病原体本身活性开启具有十分重要的意义。”

感染细菌性病原体的噬菌体病毒可能还会充当细菌毒力或抗菌素耐药基因的载体,从而令细菌性疾病加剧。为了研究这种现象,研究人员采用了一株感染了噬菌体SopEΦ的沙门氏菌来感染小鼠。由于沙门氏菌感染所致的炎症也令病原体本身承受压力,而其造成的损害促使了病毒复制,进而导致细菌胞壁破裂,菌体内的噬菌体被释放出来。这些噬菌体接着会感染其它沙门氏菌细胞,并可能同时传播新的致病毒力或抗药基因。

研究人员指出,给活体小鼠接种一种可减轻炎症的疫苗会令由SopEΦ介导的基因转移减少,并保护小鼠免于细菌感染达3天。他们认为,以炎症作为治疗感染的标靶提供了一种优于抗菌素的治疗方法,因为前者能阻碍基因转移和病原体演化,而后者则会促使细菌演化,并最终令其产生针对抗菌素的抵抗力。

“这项研究表明,接种疫苗不仅可以防止细菌性疾病,而且可以降低细菌在体内转移遗传物质的能力,后者会增强病毒毒力或对治疗的抗性,“James表示。

不过洛克菲勒大学的Vincent Fischetti认为,根据这些实验,疫苗接种策略是否能造成改变尚且未知,毕竟疫苗本身就是“控制感染的最佳方式,这毫无问题”。但这些发现是否有助于理解肠道中发生的事件,还不清楚。接下来的问题是“噬菌体转移的后果是什么?”和“这些事件如何在疾病中发挥作用?”

今年年初的另外一项研究则揭示了肠道菌群营养摄入的相关问题:研究人员通过X射线晶体学方法,纯化并公布了SusCD复合物的第一个三维原子结构,并由此发现了营养物如何转运到细菌细胞的分子机制。这项研究为了解微生物组的功能,以及人体肠道菌群共生提出了新的基本观点,这些观点也是针对目前肠道菌群研究的一个必要补充,研究回答了系统生物学的问题,例如“事件发生的参与者和时间”。

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  • Inflammation boosts bacteriophage transfer between Salmonella spp.

    Bacteriophage transfer (lysogenic conversion) promotes bacterial virulence evolution. There is limited understanding of the factors that determine lysogenic conversion dynamics within infected hosts. A murine Salmonella Typhimurium (S.Tm) diarrhea model was used to study the transfer of SopEΦ, a prophage from S.Tm SL1344, to S.Tm ATCC14028S. Gut inflammation and enteric disease triggered >55% lysogenic conversion of ATCC14028S within 3 days. Without inflammation, SopEΦ transfer was reduced by up to 105-fold. This was because inflammation (e.g., reactive oxygen species, reactive nitrogen species, hypochlorite) triggers the bacterial SOS response, boosts expression of the phage antirepressor Tum, and thereby promotes free phage production and subsequent transfer. Mucosal vaccination prevented a dense intestinal S.Tm population from inducing inflammation and consequently abolished SopEΦ transfer. Vaccination may be a general strategy for blocking pathogen evolution that requires disease-driven transfer of temperate bacteriophages.

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