Nature:原来益生菌是这么搞定致病菌的

宏基因组  |   2020-06-13 07:00

来源:宏基因组
原来益生菌是这么搞定致病菌的

众所周知,益生菌对人体有多种益处,尤其是可以帮助我们战胜致病菌,成为我们人类的抗菌贤内助,但如何战胜致病菌的机制还不是特别明确,近期,美国学者在著名的《Nature》杂志上发表题为《Pathogen elimination by probiotic Bacillus via signalling interference》的文章,揭示了食物中发现的益生菌可直接干扰病原体的定殖,从这一角度帮我们重新认识了益生菌的作用方式 (1)。

占山为王

本实验分析调查了200名健康的志愿者,发现肠内存在益生菌枯草芽孢杆菌的人,其肠道和鼻腔中就没有著名的致病菌——金黄色葡萄球菌的定殖。于是,科研人员在小鼠身上进行实验,结果进一步证明,枯草芽孢杆菌确实能够抑制金黄色葡萄球菌。哪怕是本来肠胃中没有枯草芽孢杆菌的小鼠,给它们灌胃枯草芽孢杆菌孢子,也可以完全消除金黄色葡萄球菌的肠道定殖。这一发现说明枯草芽孢杆菌可以通过某种机制,来将金黄色葡萄球菌赶跑,因此科研人员顺藤摸瓜,发现芽孢杆菌的作用机制,是通过抑制金黄色葡萄球菌的群体感应系统来实现定殖逆袭的。

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图1. 枯草芽孢杆菌

细菌间的传递暗号

益生菌逆袭致病菌的关键在于成功破坏了敌方的群体感应系统——这是细菌间互相交流的一个重要方式。细菌会释放出一些信号分子,同类细菌可以感受同伴释放出来的信号分子,就如同统一战线使用的相同加密传递信号。同类细菌可以根据这一信号分子的浓度高低来判断当前己方的强弱,从而做出“明智的”形势判断。比如,当细菌数量比较少的时候,释放的这一信号浓度也比较低,细菌判断出己方面对身体免疫系统并不占优,就会蛰伏不动,休养生息,但当细菌数量较多的时候,信号浓度也相应升高,大家就会感受到自身的优势逐渐占据了上风,在某一时刻暴起发难,产生致病性。

这一群体感应系统,在细菌的定殖,生物膜形成,以及致病性等多方面,都起着至关重要的作用(2)。而这次益生菌之所以能抑制致病菌的定殖,正是破解了对方的信号分子——肠道内的芽孢杆菌可通过生成一种称作为脂肽芬荠素(fengycin,又译作“丰原素”)的物质,来抑制金黄色葡萄球菌的群体感应,从而实现抑制其定殖的作用。

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图2. 群体感应系统

新的抗菌思路

作为我们耳熟能详的小助手——益生菌已经证明对身体有多种不同的益处,对抗致病菌并减少感染也是其中之一(3),但是学界对于其如何发挥作用还不完全清楚,这一实验帮助我们揭开了益生菌抗菌性的一个面纱。更为重要的是,提供给我们一个新的抗生素之外的抗菌思路。

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图3. 益生菌的益处

要知道,我们传统的抗菌方案都是希望剿灭细菌,比如用抗生素杀菌,但是正所谓哪里有压迫哪里就有反抗,在强大的杀菌压力下,细菌也会产生种种抗药性,最终导致抗生素失效。所以,如何能用更加“温柔”的方法来解决细菌感染问题,将是未来的一个重要发展思路,比如以细菌的群体感应为靶,破坏他们之间的通信,让其无法有效协调致病,或是直接补充枯草芽孢杆菌益生菌,作为一种抗菌手段。
总而言之,对于致病菌,我们虽任务艰巨,但前途依旧光明。


来源:meta-genome 宏基因组

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