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Your Good Partner in Biology Research

Cell Rep封面:腸道菌間溝通具有大作用

日期:2015-03-23 08:59:47

 最近一項研究表明,腸道內的微生物彼此之間可以傾聽與交談。這些微生物交流所使用的一種小分子,可改變腸道中某種細菌的數量,并恢復長期抗生素治療造成的巨大損害。這項研究結果以封面故事的形式發表在三月十九日的《Cell Reports》。

 

在這項研究中,來自葡萄牙和西班牙的一組研究人員發現,一種稱為自誘導劑2AI-2)的化學信號——細菌用其來進行相互交流,能促進接受抗生素治療的小鼠腸道微生物平衡。這一研究結果為“利用細菌化學語言來促進健康腸道微生物群落”的治療策略,奠定了基礎。

 

本文資深作者、葡萄牙Instituto Gulbenkian de Ciência Karina de Bivar Xavier 說:“我們腸道中的細菌,對我們健康的許多方面都有著極其重要的意義。如果我們學會調整它們的物種組成及其有利于我們的功能,就可以利用這些細菌來防止感染,并為炎癥性腸道疾病和飲食引起的菌群失調開發治療方法。”

 

抗生素使用和飲食因素可以改變腸道微生物的組成,強烈減少細菌的多樣性,通過增加宿主對有害菌(如沙門氏菌)的敏感性,對人類健康構成嚴重威脅。特別是,擬桿菌和厚壁菌——哺乳動物腸道中的兩個主要門類——之間的平衡變化,與肥胖、糖尿病、慢性腸道炎癥性疾病和胃腸道癌相關。通過操縱天然信號和其成員之間的相互作用,驅動這一菌群從疾病狀態向健康狀態轉化的能力,為治療效益提供了巨大的潛力。

 

為了驗證這個想法,Xavier和她的團隊專注于一個小的擴散性分子(稱為AI-2)——可促進整個細菌王國的種間溝通。一個菌種產生的AI-2可以影響另一個菌種的基因表達,從而使整個菌群能夠同步調整行為(如毒力和生物膜的形成)。這些特點使得AI-2成為哺乳動物腸道中介導細胞間相互作用的一個出色候選者,腸道中有數百種細菌共存和互動。

 

為了操縱小鼠腸道中的AI-2水平,研究人員制備了大腸桿菌突變體,該突變體不能從環境中吸收AI-2。當這種突變被引入抗生素治療小鼠的胃腸道中時,會造成腸道AI-2水平增加,改變腸道微生物的組成,以有利于厚壁菌的擴張,這種菌已經幾乎被抗生素消除。

 

本文共同第一作者Jessica Thompson 說:“因為在抗生素治療過程中,腸道中高的AI-2水平對于健康狀態起決定性作用,那么就有可能通過處理這種化學信號來防止抗生素的不良影響,糾正飲食引起的菌群失調,以及治療人類胃腸道疾病。”

 

下一步,研究人員將研究在抗生素治療后AI-2是否會促進腸道微生物對病原體和傳染病的防護功能恢復。他們還將通過研究AI-2信號如何影響細菌中的基因表達,確定它的各種功能,以及識別AI-2的的新細菌受體和其他化學信號。

 

該項研究的共同第一作者Rita Almeida Oliveira 表示:“這些受體可以作為新的藥物作用靶點,來改變細菌間的交流。這種控制細菌的策略,可能是避免‘細菌對今天使用的抗生素產生耐藥性’這個日益嚴重問題的一個很好選擇。”

 


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