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作者：Daisy
導讀：近日，研究人員在《Nature Communications》發表了一項研究，揭秘了霍亂弧菌與人類微生物群中的細菌相互作用的方式。霍亂弧菌是一種主要的人類胃腸道病原體，是毀滅性腹瀉病霍亂的病因，該疾病每年仍繼續影響著數百萬人。該細菌使用T6SS的分子矛刺傷鄰近的細菌，來促進自己的沉澱。然而，儘管在T6SS介導的霍亂弧菌攻擊後，幾種腸道細菌被耗盡，但有相當一部分能夠抵抗：它們產生特異性免疫蛋白，阻止T6SS的毒性作用；或者腸道微生物群的一些成員在不透過免疫蛋白途徑的情況下，其本身是一種機會致病菌就能保護自己免受T6SS的攻擊。這項研究為我們提供了一些關於腸道微生物群內細菌群落行為的新見解，以及防禦T6SS中毒如何幫助細菌種群抵禦入侵病原體。
霍亂仍然是一個嚴重的公共衛生問題。在過去的200年中，急性腹瀉病已經發生了七次有記錄的大流行。根據世界衛生組織的資料，霍亂每年仍造成多達143000人死亡，並感染至少400多萬人，其中大部分發生在貧窮或不發達國家。
霍亂是由霍亂弧菌引起的，霍亂弧菌是一種透過水傳播的病原體，當人們飲用受汙染的水時會感染腸道。一旦攝入，霍亂弧菌開始在腸道內表面定植，並在上皮細胞上釋放毒素。這種毒素破壞了腸壁的離子平衡，導致水樣腹瀉。嚴重的霍亂可因嚴重脫水而導致死亡。
但這並不是霍亂弧菌的全部功能。2015年，由EPFL的Melanie Blokesch教授領導的研究團隊發表了一篇開創性的論文，表明該細菌使用彈簧矛刺傷鄰近的細菌，並在其生長環境中竊取其DNA。這種被稱為“VI型分泌系統”或T6SS的分子矛以前曾被描述用於細菌間競爭。Blokesch說：“在世界霍亂流行地區飲用受汙染的水，預計會含有競爭性的T6SS活性霍亂弧菌。”
先前的研究表明，腸道病原體需要與腸道微生物群中的細菌相互作用，才能在這種環境中生存。它們使用各種各樣的策略來做到這一點，從爭奪營養素到全面的細菌間戰爭。一些研究表明，腸道病原體使用T6SS矛來清除腸道生態位，並促進自己的沉澱。
但研究霍亂弧菌如何與腸道微生物群相互作用是困難的。一般而言，科學家們會開發一個標準化的成年動物模型，但霍亂弧菌是臭名昭著的，因為與人類相比，它在成年動物中的定居情況相對較差。這意味著研究人員不得不求助於幼年動物，但這些動物缺乏成熟的微生物群，一旦霍亂弧菌開始在腸道定植，它們就會與之相互作用。
同時，許多研究表明，抵抗霍亂弧菌和其他感染性細菌的定植在很大程度上取決於腸道中所謂的“共生”微生物。共生微生物，尤其是人類腸道微生物，在與霍亂弧菌相互作用方面的研究還不多。
腸道抵抗
近日，在《Nature Communications》上發表的一篇題為“Human commensal gut Proteobacteria withstand type VI secretion attacks through immunity protein-independent mechanisms”的論文中，Blokesch的研究團隊研究了霍亂弧菌與人類微生物群中的細菌相互作用的方式。科學家們觀察了一小部分來自人類志願者的共生菌，其中包括幾種細菌，如大腸桿菌、陰溝腸桿菌和各種克雷伯菌分離株。
DOI: 10.1038/s41467-021-26041-0
他們的研究結果表明，儘管在T6SS介導的霍亂弧菌攻擊後，幾種腸道細菌被耗盡，但有相當一部分能夠抵抗。具體來說，一些克雷伯氏菌腸道物種透過一種多糖膠囊保護自己免受霍亂弧菌的T6SS攻擊，這種多糖膠囊是所謂“膠囊化”細菌的特徵。
因為它是一種高效的殺滅裝置，像霍亂弧菌這樣使用T6SS的細菌也有保護自己的方法來避免自我中毒。為了做到這一點，使用T6SS的細菌產生特異性免疫蛋白，阻止T6SS的毒性作用。
但研究發現，人類微生物群的一些成員在不透過免疫蛋白途徑的情況下就能保護自己免受T6SS的攻擊。具體而言，該研究表明洩殖腔大腸桿菌本身是一種機會致病菌，透過首先使用其自身的、更優越的T6SS武器殺死霍亂弧菌進行反擊。
人類腸道共生體的一個子集對霍亂弧菌的T6SS攻擊具有抗性
Melanie Blokesch說：“這項研究為我們提供了一些關於腸道微生物群內細菌群落行為的新見解，以及防禦T6SS中毒如何幫助細菌種群抵禦入侵病原體。”但她也強調，這項研究是在體外進行的，這意味著如果我們想得到更完整的影象，還需要進行更多的研究。
作者總結道：“儘管如此，我們的研究可以作為合理設計T6SS遮蔽的益生菌菌株的起點，這些菌株能夠恢復有缺陷的定植屏障或提高屏障的效率。”
最後，Blokesch強調了在這項研究中分享細菌菌株的同事們的慷慨。她還強調，如果沒有與巴黎巴斯德研究所的Olaya Rendueles和Eduardo Rocha的出色合作，拓展新的方向，包括克雷伯氏菌生物學，將會更加困難。
“比科學資訊更重要的是，我最喜歡的是這個故事的協作方面（實驗室內外）。”Blokesch小組的博士後、本研究的第一位（共享）作者Nicolas Flaugnatti表示同意。
參考資料：
https://medicalxpress.com/news/2021-10-war-gut-human-microbiota-resist.html
注：本文旨在介紹醫學研究進展，不能作為治療方案參考。如需獲得健康指導，請至正規醫院就診。
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