微生物组:细菌之战

来源: 生物通 / 作者: 2021-10-12
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每个个体都有一个特定的微生物群,与其他任何个体都不一样。每一种都由不同的细菌、真菌和病毒组成,它们存在于身体的所有表面——皮肤、粘膜,尤其是胃肠道。此外,微生物群对宿主的免疫系统、内分泌系统和新陈代谢都有巨大的影响。

B?rbel Stecher 是慕尼黑大学马克斯 · 冯 · 佩滕科弗研究所的医学微生物学和卫生学教授,也是德国感染研究中心 (DZIF) 成员。她的研究重点是肠道微生物在控制感染中的作用。在她的最新研究中——其第一作者是博士生克劳迪娅 · 埃伯尔 (Claudia Eberl)——她的团队开始定义一个健康的微生物群需要什么才能有效地击败入侵病原体。在这个案例中,他们研究了大肠杆菌 (e.c oli) 这种细菌是否能保护人类免受沙门氏菌的感染。许多人都熟悉大肠杆菌的负面,因为这种细菌的特定菌株可以导致腹泻、败血症甚至癌症等疾病。但是有很多大肠杆菌的良性菌株。这些细菌大多数在出生时或出生后不久就会在个体中殖民,并有助于建立平衡的宿主 - 微生物相互作用。Stecher 和她的研究小组现在已经调查了这些菌株是如何保护它们的宿主免受沙门氏菌感染的。

合作的重要性

事实证明,关键因素是物种间对资源的竞争。“我们特别发现,胃肠道中对各种糖类的竞争可以解释沙门氏菌无法在肠道中殖民的原因,” 斯特彻解释说。为了引起感染,致病菌必须在肠道中找到合适的生态位,为它们提供复制所需的碳源,比如某些糖。然而,肠道内碳源的竞争是激烈的。“如果共生的大肠杆菌消耗了所有的糖基质,不给沙门氏菌留下任何东西,感染的风险就会大大降低,” 斯特彻说。

然而,为了有效地排除沙门氏菌,大肠杆菌通常需要帮助。这项新研究还表明,大肠杆菌并不总是能够预防由沙门氏菌引起的感染。“如果微生物群的复杂性过低,它的成员就不能消耗沙门氏菌菌株所依赖的所有糖基,这就为病原体形成提供了机会。” 斯特彻和她的同事因此得出结论,大肠杆菌需要盟友。——他们继续鉴定这些是 Lachnospiraceae 的物种。这组厌氧菌也经常在人体肠道中发现,它的成员也可以代谢各种糖。

研究策略

“利用合成细菌群,我们能够构建一个模型微生物群,” 斯特彻解释说。该微生物群由 12 种细菌组成,所有这些细菌都存在于健康的小鼠肠道中。这种物种的组合随后被引入无菌小鼠,这些小鼠随后被沙门氏菌感染。他们发现,在没有毛螺菌科的情况下,大肠杆菌无法预防沙门氏菌感染。“这加强了我们的结论,即对碳源的竞争和细菌物种之间复杂的相互作用的结合可以保护宿主免受细菌感染,”Stecher 说。

为了将这些发现转化到人类身上,B?rbel Stecher 计划研究人类肠道微生物群中的细菌财团。“在某种程度上,我们的工作可以帮助开发治疗方法,比如支持维持健康微生物群的益生菌鸡尾酒。”

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