PNAS新研究：致病菌利用腸道黏液層中的一種糖來(lái)感染腸道

來(lái)源：作者：人氣：-發(fā)表時(shí)間：2023-07-05 10:01:00【大中小】

摘要：糖唾液酸構(gòu)成了腸道保護(hù)性黏液層的一部分，為腸道中的致病細(xì)菌提供了燃料。

英屬哥倫比亞大學(xué)(UBC)和卑詩(shī)省兒童醫(yī)院的研究人員進(jìn)行的一項(xiàng)新研究表明，糖唾液酸構(gòu)成了腸道保護(hù)性黏液層的一部分，為腸道中的致病細(xì)菌提供了燃料。

發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)上的研究結(jié)果表明，腸道細(xì)菌感染和一系列與腸道細(xì)菌有關(guān)的慢性疾病，包括炎癥性腸病(IBD)、乳糜瀉、腸易激綜合征和短腸綜合征，都有可能成為治療目標(biāo)。

圖1 研究表明，腸道細(xì)菌感染和一系列與腸道細(xì)菌有關(guān)的慢性疾病都有可能成為治療目標(biāo)

哥倫比亞大學(xué)兒科教授、不列顛哥倫比亞省兒童醫(yī)院研究員 Bruce Vallance博士說(shuō):“細(xì)菌需要在我們的腸道中找到一個(gè)地方來(lái)扎根、建立和擴(kuò)張，然后它們需要克服通常保護(hù)我們腸道的所有不同防御。”“在未來(lái)，我們可能會(huì)瞄準(zhǔn)這種糖，或者病原體如何感知它，以預(yù)防臨床上重要的疾病。”

像IBD這樣的炎癥性疾病在兒童中呈上升趨勢(shì)，由于他們的免疫系統(tǒng)不成熟，孩子們更容易受到腸道細(xì)菌感染。valance博士和他的團(tuán)隊(duì)，包括第一作者、UBC研究生梁?jiǎn)坛鹾蚒BC研究助理俞洪兵博士，試圖了解是什么使這些細(xì)菌病原體在我們的腸道內(nèi)生存和擴(kuò)張。

在這項(xiàng)研究中，研究人員檢查了嚙齒檸檬酸桿菌，這是一種用于模擬人類(lèi)大腸桿菌感染的小鼠腸道細(xì)菌病原體。研究小組發(fā)現(xiàn)，這種細(xì)菌含有與唾液酸消耗有關(guān)的基因，當(dāng)這些基因被去除時(shí)，細(xì)菌的生長(zhǎng)就會(huì)受到損害。

圖2 檸檬酸桿菌存在于結(jié)腸粘液中并分解代謝唾液酸

進(jìn)一步的研究表明，在攝入糖后，細(xì)菌產(chǎn)生了兩種特殊的毒力蛋白，幫助細(xì)菌穿過(guò)結(jié)腸黏液層，粘在下面的上皮細(xì)胞上。研究結(jié)果揭示了細(xì)菌如何隨著時(shí)間的推移而變化，實(shí)際上會(huì)使疾病惡化。

Vallance博士說(shuō):“你從IBD開(kāi)始，你的微生物發(fā)生變化，它們開(kāi)始進(jìn)入你腸道的細(xì)胞，引起更多的炎癥，這可能是IBD變成慢性的原因之一。”“特定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如唾液酸或其他糖，可能是他們的致命弱點(diǎn)，因?yàn)槟憧梢园阉鼈冏鳛榍宄c道危險(xiǎn)細(xì)菌的目標(biāo)。”

研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在研究腸道中其他糖在喂養(yǎng)致病菌方面可能發(fā)揮的作用。他們也在尋找常駐的有益細(xì)菌(益生菌)，這些細(xì)菌可以與危險(xiǎn)細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)，從它們身上偷走糖。

他們還計(jì)劃探索常駐細(xì)菌和致病菌之間潛在的相互作用。致病菌不能自己接觸到糖，因此，一些通常無(wú)害的常駐細(xì)菌必須充當(dāng)幫兇。

圖3 NanT是大多數(shù)革蘭氏陰性菌中主要的唾液酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

他解釋說(shuō):“基本上，這些同謀從粘液中切斷糖，然后它們把糖交給危險(xiǎn)的細(xì)菌，或者危險(xiǎn)的細(xì)菌想出了從它們那里偷走糖的方法。”

更好地了解這些相互作用可能會(huì)提供阻止致病菌的新方法，Vallance博士說(shuō)，這是迫切需要的。

“在過(guò)去，我們的祖先經(jīng)常受到危險(xiǎn)細(xì)菌的攻擊，”Vallance博士說(shuō)。“隨著越來(lái)越多的細(xì)菌出現(xiàn)抗生素耐藥性，這些細(xì)菌感染將再次成為一個(gè)日益嚴(yán)重的問(wèn)題。沒(méi)有新的抗生素，我們需要想出新的方法來(lái)對(duì)抗這些細(xì)菌，比如讓它們挨餓。”

這項(xiàng)研究由加拿大衛(wèi)生研究項(xiàng)目資助機(jī)構(gòu)和加拿大克羅恩病和結(jié)腸炎資助。

參考資料：

[1] Sialic acid plays a pivotal role in licencing Citrobacter rodentium's transition from the intestinal lumen to a mucosal adherent niche