“好”肠道微生物病原体保持距离以他们的能源

加州大学戴维斯分校的科学家们的最新研究健康提供线索如何友好的细菌在肠道益生菌——可能有助于根除沙门氏菌等致病菌与他们竞争所需要的资源。

这项研究今天发表在细胞宿主和微生物单独显示,需要营养的可用性并不定义——包括沙门氏菌等病原细菌可以在肠道生存和发展。

“这些见解提供了一个更好的理解肠道的营养基础殖民,可以帮助开发益生菌防治感染,”说梅根Liou的博士生Baumler实验室在加州大学戴维斯分校和这项研究的第一作者。

人类是有限的使用氧气,我们呼吸的空气,产生能量。不过,微生物进化能量机制,可以“呼吸”不同的化合物和元素,如硝酸盐。这些机制允许微生物在许多不同的环境中生存下来。

在这项研究中,研究人员观察了一个友好的细菌菌株,大肠杆菌应变Nissle 1917 (大肠杆菌),沙门氏菌有害的细菌,可引起人类和动物的胃肠道疾病。(一些菌株的大肠杆菌会引起疾病,但大多数是无害的)。

微生物对能源使用硝酸

硝酸盐作为食品防腐剂而闻名,但它也是一个重要的肠道微生物资源。食物来源的硝酸盐在小肠内吸收。硝酸盐在肠道也可以日常代谢过程的副产品。它通常是在非常低的水平,但增加在炎症。

肠道细菌菌株对能源使用硝酸。但研究人员发现沙门氏菌只能使用硝酸生成的吗吞噬细胞,一个特定类型的免疫细胞体内发出来修复受伤或感染组织。

的大肠杆菌使用硝酸由肠道细胞-上皮组织和吞噬细胞,这意味着它可以与竞争沙门氏菌的能量来源。

Liou相比,这些不同的硝酸盐来源不同的“餐厅”,微生物增长可以获得他们所需要的资源。

”的能力大肠杆菌Nissle吃饭在吞噬细胞所产生的“餐厅”和与病原体对资源的竞争至关重要的益生菌提供保护沙门氏菌”,Liou说。

当研究人员被感染的老鼠沙门氏菌肠道炎症,它引发了预期,导致免疫细胞吞噬细胞,被带进肠道流明,行肠道的层。沙门氏菌能找到一个利基在肠道内壁富含吞噬细胞和只使用这些免疫细胞生成的硝酸盐。

传感器的限制沙门氏菌能在肠道得到资源

一个令人困惑的方面益生菌之间的竞争大肠杆菌和disease-inducing沙门氏菌是为什么沙门氏菌没有利用硝酸盐产生的健康的肠道组织。为什么它只使用硝酸不曾产生的组织,限制了许多地方可以“吃”吗?

研究人员发现答案的传感器沙门氏菌允许细菌嗅出周围环境和走向一个更有利的环境,称为趋化作用受体。他们带领病原体远离epithelial-derived硝酸盐和炎性细胞吞噬细胞。

本质上讲,沙门氏菌没有一个传感机制,引导其向健康的上皮组织,虽然这个组织还建立了硝酸盐。益生菌大肠杆菌缺乏趋化作用的受体,这使得它占领细分市场和竞争对病原体在后者的支持环境。

“通过探索你的结肠内的“餐厅”,我们的研究确定益生菌的特性,保护我们免受感染,”说Andreas Baumler该研究的资深作者。Baumler副研究和教授医学微生物学和免疫学在加州大学戴维斯分校医学院的。“这些见解提供了一个更好的理解肠道的营养基础殖民,可以帮助开发益生菌防治感染。”

参考:Liou MJ,米勒BM, Litvak Y, et al .宿主细胞营养利基细分成离散为肠道微生物生物地理学隐居。细胞宿主微。2022年。doi:10.1016 / j.chom.2022.04.012

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