致病菌吸附到肠道壁上的两种视图 (Credit: U-M - Nunez laboratory)
从发展中国家的小村庄到美国的郊外，每年致死性的大肠杆菌都会使得数百万人患病，甚至使得许多儿童致死。如今来自密歇根大学健康中心的研究者研究指出，在受害者体内痢疾正在肆虐着机体肠道，为此，研究者同时给出了如何解决这种问题的方法。研究者指出，细菌一般会生存在我们机体的消化道中，并且与外来入侵的细菌进行竞争，比如说大肠杆菌可以帮助我们机体抵御外来入侵的细菌。当然研究者也指出，入侵者可以利用特定的基因获取暂时的上风，并且引起机体感染以及别的症状，这样入侵者就可以在机体中繁殖，并且寻找到下一个宿主。
研究者的相关研究发现刊登在了近日的国际著名杂志Science上，文章中，作者给出了一些阻止或者治疗肠出血性大肠杆菌和致病性大肠杆菌感染的方法，这些大肠杆菌通常来自未煮熟的牛肉、未灭菌的牛奶以及生水中，并且可以引起痢疾或者其他病症，可以使成年人患病，使免疫力低下的小孩致死。
研究者Gabriel Nunez指出，在我们的肠道中，超过了1000种细菌以微生物群落的形式共生着，文章中，作者表示，这些共生的细菌以特定的方式和致病菌抗争着；然而这些致病菌却通过特定的基因临时占据上风。有害的细菌为了赖以生存的特定营养物质和共生细菌之间不断竞争，有选择性的移去营养物质，因此在治疗因为大肠杆菌感染的病人时，需要用多种不同靶位的抗生素进行联合治疗。
研究者通过对柠檬酸杆菌（啮齿类动物中和大肠杆菌一样毒性的细菌）感染的小鼠进行研究，研究中，研究者也设置了缺少正常肠道菌群的小鼠对照。文章中，研究者通过打开致病菌的毒力基因来使得这些细菌可以吸附到消化道的细胞上，这种吸附的能力允许致病菌在肠道细胞上进行吸附，消耗营养物质，不断繁殖，并且引发感染，但是这种状态只能维持几天，一旦机体的免疫细胞发现，就会产生炎症来作为机体受到致病菌感染的一个信号。
研究者发现，当致病菌停止表达毒力基因的时候，这些致病菌便会从肠道壁上滑落，进入共生细菌中，与共生细菌争夺营养物质。一旦这些致病菌回归到竞争状态，意味着很多细菌就会死掉，而且其后代也很难找到宿主生存下去，因此，较好的卫生状况可以有效阻止致病菌的感染，但是一旦致病菌感染了我们机体，更好地理解致病菌如何和机体共生细菌竞争战斗将会帮助更好的帮助我们。
研究者Nunez和Eric Martens博士合作筛选出了不同的糖，如果在饮食中添加，将会有效削弱致病菌的效应，这就能合理解释为什么小孩子和体弱的成年人在被感染后给予一定的糖类补充了。目前，研究者已经申请了专利保护，并且希望发明出特定的技术进入市场，这项研究由国立卫生研究院资助。（生物谷：T.Shen编译）
doi:10.1126/science.1222195
PMC:
PMID:
Regulated Virulence Controls the Ability of a Pathogen to Compete with the Gut Microbiota
Nobuhiko Kamada1, Yun-Gi Kim1, Ho Pan Sham3, Bruce A. Vallance3, José L. Puente4, Eric C. Martens2, Gabriel Núñez1,*
The virulence mechanisms that allow pathogens to colonize the intestine remain unclear. Here, we show that germ-free animals are unable to eradicate Citrobacter rodentium, a model for human infections with attaching and effacing bacteria. Early in infection, virulence genes were expressed and required for pathogen growth in conventionally raised mice but not germ-free mice. Virulence gene expression was down-regulated during the late phase of infection, which led to relocation of the pathogen to the intestinal lumen, where it was outcompeted by commensals. The ability of commensals to outcompete C. rodentium was determined, at least in part, by the capacity of the pathogen and commensals to grow on structurally similar carbohydrates. Thus, pathogen colonization is controlled by bacterial virulence and through competition with metabolically related commensals.
