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管理员
发表于: 2018-10-16 16:10:37 | 显示全部楼层


上周,Nature发布了一篇关于益生菌机制研究的重量级文章。该研究由美国国立卫生研究院国家过敏和传染病研究所主导,泰国、韩国等多国科学家共同参与。研究结果揭示,枯草芽孢杆菌能够通过信号*的方式阻止病原菌在肠道内定殖。


既往研究没有直接机制

人们早就意识到,益生菌似乎能够阻止病原菌在肠道的定殖,既往研究证实,益生菌能够通过一些间接机制实现这一有益功能,比如调节免疫系统,增强肠道上皮屏障功能或者与病原体竞争营养素等等。

那直接机制有没有呢?也有,只不过只在动物实验中证实的,比如,大肠杆菌能够产生细菌素抑制细菌的蛋白质合成,从而抑制小鼠发炎肠道中相关病原菌的定殖。但在人体中,尚没有关于益生菌抑制病原菌定殖的直接机制证据。


选农村人研究,看中他们的健康肠菌

研究者选取200名泰国农村人作为研究对象,之所以选择农村人,研究者表示这是因为城市人的饮食往往都有严格灭菌,抗生素使用也更加频繁,这些因素会影响到肠道菌群的丰度,可能会*实验结果。

结果发现,芽孢杆菌属细菌(主要是枯草芽孢杆菌)的存在与金黄色葡萄球菌的缺失之间存在显著的相关性。具体来说,共有101名受试者肠道内发现有芽孢杆菌属细菌,而在这些受试者的粪便样品中,没有一人检测到金黄色葡萄球菌。而且这种“金葡菌抑制”效果不只是存在肠道里,还有鼻子里,如下图所示,只要肠道里有枯草芽孢杆菌,连鼻子里的金葡菌也消失不见了!

怎么回事?难道芽孢杆菌和金葡菌势不两立,有你没我?


a红色区域便是试验人群所在的农村区域;图b和图c显示,肠道内有枯草芽孢杆菌的人群中(绿色),没有一个有金葡菌(黄色)存在。


群体感应帮助细菌定殖

为了揭示这一神奇的抑制现象,研究者首先猜测可能是枯草芽孢杆菌分泌了直接的,特异性的某些抑制物质。然而在琼脂扩散试验中,在培养的105个枯草芽孢杆菌分离株中,仅有6个分离株有轻微的生长抑制效果,这说明枯草芽孢杆菌不是通过分泌细菌素类物质抑制细菌生长的。

于是考虑其他原因。这时候,群体感应这一名词出现在研究者的脑海。这是一个能让人惊叹细菌是多么神奇和可怕的名词。菌群往往数量庞大,它们定殖在某地后便开始繁衍生息,但由于外在环境限制,不可能无限繁殖,那怎么办?细菌也不可能实行计划生育啊!放心,细菌之间有办法传输信号。一旦数量达到某一阈值,它们就会收到特定信号,根据这一信号,它们会采取各种行动,改变自身基因,从而改变生理生化特性,以更好地适应环境。

群体感应对于细菌定殖是如此重要,研究者因此怀疑,难道枯草芽孢杆菌会分泌一种*群体感应信号的物质?


Fengycin,枯草芽孢杆菌的zidan

研究表明,金葡菌的定殖受到Agr(辅助基因调控因子)群体感应系统影响。为了研究枯草芽孢杆菌对Agr的影响,研究者从受试者粪便中分离出枯草芽孢杆菌,结果发现,枯草芽孢杆菌的105种分离株,都使得Agr活性平均受到至少80%的抑制。进一步研究发现,枯草芽孢杆菌抑制了调节Agr的关键毒性因子的产生。

综上,枯草芽孢杆菌对金黄色葡萄球菌定殖的抑制作用是由于分泌了抑制Agr信号传导的物质。

研究者趁胜追击,利用液质联用等技术手段,结合既往文献,再利用基因突变试验,确认枯草芽孢杆菌分泌的物质是Fengycin脂肽芬荠素),一种具有抗真菌效果的脂肽类化合物。

Fengycin的作用机制:以假乱真,鹊巢鸠占

研究者展示了Fengycin是如何*Agr信号传导的,如下图所示,Agr系统本来是与蓝色的AIP进行信号交流的,结果Fengycin因为和AIP长得比较像,所以以假乱真,占了AIP的位置而不发挥AIP的作用,于是Agr信号传导系统就失灵了,于是金葡菌就没有群体感应效应了,于是它们就没法儿在肠道定殖了。研究者最后还补充一句,FengycinAgr的抑制是广谱的,对所有亚型的金葡菌菌株都同样有效。

a显示的便是FengycinAIP竞争结合位点的示意图;图b展示了Fengycin的分子结构,与AIP确实很像。

理论研究完毕,研究者又拿耗子验证一下。他们给小鼠喂食枯草芽孢杆菌孢子后,完全抑制了粪便和肠道中金葡菌的定殖。


结论

本研究揭示了枯草芽孢杆菌抑制金葡菌的分子机制:枯草芽孢杆菌通过分泌Fengycin,作用于Agr群体感应系统,*了金葡菌群体感应的信号传导,从而抑制金葡菌的定殖

益生菌有益身体健康是经过实践检验的,但理论证据却不充足。本研究从分子机制水平证明了益生菌通过信号传导可直接*病原体定殖。尤其是,可以通过简单安全地服用含有枯草芽孢杆菌的益生菌,达到抑制金葡菌定殖的效果。


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ADD
发表于: 2018-10-21 11:34:07 | 显示全部楼层

服用含有枯草芽孢杆菌的益生菌,达到抑制金葡菌定殖的效果
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我是伟伟
发表于: 2018-10-22 09:48:32 | 显示全部楼层

谢谢分享!
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