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吃点益生菌就想改变肠道菌群?没那么容易!《自然》新研究揭示细菌定居有多难

作者:    时间:2021-07-13    浏览次数:528

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关于肠道微生物群对健康的影响,近两年在生命医学领域是个很热的话题,学术经纬团队也介绍过很多新研究,比如有些肠道细菌可以增强免疫疗法的抗癌效果,有些肠道细菌有效减少脂肪吸收,有些甚至还改变大脑的学习记忆能力。

▲肠道微生物帮助我们消化食物,提供维生素,保持肠道表面完整,并把入侵体内的有害微生物赶走(图片来源:123RF)

时不时有读者朋友会问,既然不同的肠道细菌有那么大影响,那么吃点“好”细菌,甚至多喝点酸奶,是不是可以改善肠菌构成呢?

顶尖学术期刊《自然》最近的一篇新研究让我们看到,这事儿没那么容易!科学家们发现,生活在人体肠道内的细菌不仅会排出各种毒素,还会相互借鉴防御系统,因此新来的细菌若要定居下来,面临着艰巨的军备竞赛。

在微生物学家、霍华德·休斯医学研究所(HHMI)的Joseph D. Mougous博士看来,通过调节肠道微生物来促进健康是有希望的,但是需要先弄清楚细菌在肠道定居的规则。

Mougous博士过去研究了数百种细菌,发现这些微生物有一套给其他细菌“下毒”的分泌系统。这套系统就像一个分子注射器,把毒素注入邻近细菌的细胞内,破坏其细胞壁、撕裂细胞膜、耗尽细胞的能量来源等。

许多细菌以此对付争夺资源的物种。与此同时,为了防止自我伤害和被同胞伤害,不同的细菌还会产生相应的免疫因子作为“解药”。

研究人员曾经猜测,生产毒素的基因和生产解药的基因肯定成对出现,数量相当。然而,分析了1000多份人类粪便样本后,研究人员发现,细菌之间发生的对抗比原先想象的更复杂!

他们通过基因组分析发现,很多微生物组样本中有脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)的毒素基因。这一点并不意外,因为这是哺乳动物肠道中很常见的一类细菌,过去就知道它们会分泌很多毒素。

▲肠道中存在许多拟杆菌,图中有5种混合在一起(图片来源:Kevin Cutler/Mougous Lab/UW/HHMI)

令人意外的是,在一些粪便样本中脆弱拟杆菌的免疫基因大大多于它们的毒素基因。甚至,有一些样品中,没有脆弱拟杆菌,却能检测到其免疫基因的存在。

“这些额外的抗性基因,实际上来自其他的肠道细菌。”科学家统计分析后得出结论,其他一些亲缘关系近的细菌,包括卵圆拟杆菌(B. ovatus)、普通拟杆菌(B. vulgatus)、溃疡拟杆菌(B. helcogenes)等,会“偷”走脆弱拟杆菌的基因,共享防御系统,以此抵挡其他外来入侵者。

后续实验验证了这一可能性,研究人员把具有特定免疫基因的细菌和另一种没有这该免疫基因的亲缘菌株混合,发现成簇排列在DNA上的免疫基因确实可以转移,让原来无法抵挡毒素的细菌拥有抗毒能力。

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