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2（AI-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 的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。”