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值得探索!Nature:“吃”掉这种有益菌可对抗感染

2018/10/14 来源:生物探索
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导读
益生菌群对改善健康的好处已被热议良久,但主要围绕着发挥膳食补充剂的用途。近日,美国国家卫生研究院的科学家们意外发现,常见的一种“好”细菌——芽孢杆菌有助于消除极易导致严重感染的金黄色葡萄球菌,并阻止其在健康个体的肠道和鼻子中生长。利用小鼠模型,研究人员准确地识别了这一发生机制。

DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-018-0616-y

研究以“Pathogen elimination by probiotic Bacillus via signalling interference”为题发表在《Nature》杂志。泰国Mahidol大学和Rajamangala大学的研究人员合作了这个项目。

国立变态反应与传染病研究所(NIAID)主任Anthony S. Fauci说:“益生菌经常被推荐为改善消化健康的膳食补充剂。这是第一批精确描述益生菌如何为健康带来益处的研究之一。在某些情况下,口服芽孢杆菌可能是抗生素治疗的有效替代物,这种可能性在科学上是耐人寻味的,绝对值得进一步探索。”

臭名昭著的葡萄球菌

葡萄球菌感染每年在全世界造成数万人死亡。耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是广为人知导致严重疾病的原因。但不为人知的是,金黄色葡萄球菌通常可以生活在鼻子或肠道中而不会造成任何伤害。然而,如果皮肤屏障被打破,或者免疫系统受损,这些定居细菌会导致严重的感染。

预防葡萄球菌感染的一个策略是消除金黄色葡萄球菌的定植。然而,一些相关策略是有争议的,因为它们需要大量的局部抗生素,并且成果有限,部分原因是它们只针对鼻子,使得细菌很快又从肠道中重新聚集。

最新研究

科学家在泰国农村招募了200名志愿者进行这项研究。他们推测,这些人不会像发达城市地区的人那样受到食品消毒或抗生素的影响。研究人员首先分析了每个参与者的粪便样本中与金黄色葡萄球菌缺失相关的细菌。他们发现101个样本对芽孢杆菌呈阳性,主要是枯草芽孢杆菌,这种细菌与许多益生菌产品中的其他细菌混合。

芽孢杆菌形成的孢子能够在恶劣环境中存活,通常与蔬菜一起被自然摄入,可在肠道中暂时生长。科学家随后对志愿者的肠道(25例阳性)和鼻子(26例阳性)中的金黄色葡萄球菌进行采样。令人惊讶的是,他们在任何存在芽孢杆菌的样本中都未发现金黄色葡萄球菌。

在小鼠研究中,科学家们发现了金黄色葡萄球菌能够在肠道中生长的传感系统。有趣的是,他们从人类粪便中回收的100多株芽孢杆菌都有效地抑制了这一系统。

泰国市场上卖蔬菜零食的女人——芽孢杆菌的可能来源。(来源:NIAID)

利用色谱和质谱技术,科学家们确定一种抗菌肽fengycins,为抑制金黄色葡萄球菌传感系统的特殊芽孢杆菌物质。进一步的测试显示,fengycins对几种不同的金黄色葡萄球菌菌株具有相同的效果,包括高风险USA 300 MRSA,它导致美国大多数社区相关的MRSA感染,并且是医疗相关MRSA感染的日益常见的原因。

为了进一步验证他们的发现,科学家们用金黄色葡萄球菌将小鼠的肠道定植,并用枯草芽孢菌来模仿益生菌的摄入量。每两天注射一次益生菌芽孢杆菌就能清除小鼠内脏中的金黄色葡萄球菌。相同试验用于分离了fengycin的芽孢杆菌则没有效果,金黄色葡萄球菌如预期那样生长。

NIAID和泰国科学家下一步计划测试一种只含有枯草芽孢杆菌的益生菌产品是否能消除人体内的金黄色葡萄球菌。“我们希望最终能够确定用于降低医院MRSA感染率的简单的益生菌方案。”NIAID首席研究员Michael Otto博士说。

责编:浮苏

参考资料:

Study finds probiotic bacillus eliminates staphylococcus bacteria

Pathogen elimination by probiotic Bacillus via signalling interference

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