'超级英雄'微生物细菌在感染期间可抵御致命症状

‘超级英雄’微生物细菌可在感染期间抵御致命症状

索尔克研究所研究团队发现，微生物组中的大肠杆菌能够保护身体免受传染病侵害，可能有助于预防耐抗生素的超级细菌

拉霍亚——随着对致命的抗生素耐药性‘超级细菌’的担忧日益加剧，索尔克研究所的科学家们提出了一个可能的解决方案：‘超级英雄’细菌，它们生活在肠道中，并转移到身体的其他部位，以缓解由感染引起的危及生命的副作用。.

于2015年10月30日发表在 科学, 研究人员在沙克研究所报告说，他们发现了一种微生物菌株 大肠杆菌 在小鼠体内发现的细菌能够通过阻止恶病质来提高动物对肺部和肠道感染的耐受性——恶病质是一种在严重感染中常见的、可能致命的肌肉组织损失。如果能在人类身上发现类似具有保护作用的菌株，它可能为对抗肌肉萎缩提供一条新途径，肌肉萎缩困扰着脓毒症和院内感染患者，而其中许多感染目前对抗生素具有耐药性。.

索尔克科学家发现了一种菌株 大肠杆菌 能够在感染了以下任一疾病的小鼠身上阻止肌肉萎缩的细菌（左） 沙门氏菌 鼠伤寒沙门氏菌（右）和 泰国柏克霍尔德氏菌 (居中).

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图片：由萨克生物研究所提供

“治疗感染的重点一直在于根除致病微生物，但真正致人死亡的并不是细菌本身——而是它们对身体造成的附带损害，” 贾内尔·艾尔斯, ，一名索尔克助理教授 诺米斯基金会免疫生物学与微生物病原学实验室 和该研究的资深研究员。.

“我们的发现表明，预防损害——在这种情况下是肌肉萎缩——可以避免感染最危及生命的部分，”她补充道。“而且，通过不试图杀死病原体，你就不会助长正在杀死世界各地人们的致命抗生素耐药菌株的进化。我们也许能够用‘超级英雄’细菌来对抗超级细菌。’

曾经是最强大和革命性的药物，抗生素似乎已经达到了极限，因为细菌能够迅速进化出对药物的抗药性。抗生素耐药性的出现对世界各地的人们构成了严重威胁，因为曾经轻易控制的疾病现在却百般阻挠治疗。最近的一项研究发现，在手术后在美国医院引起感染的细菌中，多达一半对标准抗生素具有耐药性。.

根据美国疾病控制与预防中心的数据，仅在美国，每年就有200万人感染对抗生素产生耐药性的细菌，并且每年至少有23,000人因这些感染直接死亡。.

米歇尔·李、亚历山德拉·帕拉费里·希伯和珍妮尔·艾尔斯

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“抗生素是医学上的一个巨大进步，但用药物杀死细菌的这种模式显然有其弱点，”艾尔斯实验室的研究助理、新论文的共同第一作者亚历山德拉·帕拉费里·希比说。’大多数研究人员都在寻找新的抗生素，但这加剧了医生和细菌之间的军备竞赛。与根除微生物相比，专注于疾病耐受性——防止疾病造成的损害——是传染病治疗的新范式。“

Ayres 的团队希望找到对抗感染的新方法，因此转向了微生物组——生活在我们体内的（通常是和谐共处的）微生物群落。在人体内，微生物的数量是细胞的 10 倍，占体重的 3%。尽管如此，我们对这些微小’乘客”如何与我们的发育、新陈代谢和免疫系统相互作用的了解还很有限。.

艾尔斯在研究生时期开始研究疾病耐受性，他假设肠道微生物组可能含有能够抵抗感染引起的损伤的细菌。“有很多证据支持这个想法，但直到现在还没有人鉴定出这种菌株，也没有人证明细菌提供疾病耐受性的机制，”艾尔斯说。.

索尔克团队发现了一组似乎对肌肉萎缩有抵抗力的小鼠。通过比较这些小鼠与缺乏抵抗力的小鼠的肠道菌群构成，该团队鉴定出了一种菌株 大肠杆菌 仅存在于抗消耗抵抗性小鼠中。当给正常小鼠口服这种有益的 大肠杆菌 菌株在肠道细菌感染期间获得了维持肌肉和脂肪质量的能力 沙门氏菌 伤寒和细菌引起的肺炎 泰国柏克霍尔德氏菌.

下一步是弄清楚细菌如何使小鼠产生这种耐受性。与索尔克教授的实验室合作 罗纳德·埃文斯, ，艾尔斯的团队发现，在病原细菌感染期间， 大肠杆菌 离开了肠道，进入脂肪组织，诱导保护性反应，以滋养肌肉。.

通常情况下，患有肺部和肠道感染的小鼠的胰岛素样生长因子1（IGF-1）水平会下降，这种激素会向身体发出保留肌肉量的信号。但保护性的 大肠杆菌 激活了脂肪组织中的IGF-1通路，在病原体感染的情况下，维持了正常的IGF-1水平并保持了动物的肌肉。.

索尔克团队还发现， 大肠杆菌 应变通过细胞中的分子复合物——炎性体，作为中间体激活了 IGF-1 肌肉维持通路。炎性体是身体先天免疫系统的一部分，它会通过在感染区域引发炎症来响应感染，以摧毁致病微生物。 大肠杆菌 使用了这个相同的警报系统来告知身体维持 IGF-1 水平，从而维持肌肉质量。.

这种微生物‘超级英雄’能否在人类感染时 come to the rescue，仍有待观察。艾尔斯团队目前正在研究多久 大肠杆菌 菌株能否抵御病原体，以及人体的免疫系统是否最终会彻底清除有害细菌。他们也开始研究这种微生物是否存在于人体中。.

“我们仍有许多需要了解的地方，但这表明微生物可能被用作药物，这是一个非常有希望的迹象，”艾尔斯说。“这可能为治疗感染提供一个全新的途径，即使是那些对抗生素有抗药性的感染，同时还能防止新的抗药性菌株的出现。”

该研究得到了 美国国立卫生研究院, ，NOMIS基金会， 塞爾學者基金會, ， 那个 雷·托马斯·爱德华基金会, ， 那个 Leona M. 和 Harry B. Helmsley 慈善信托基金, ， 那个 塞缪尔·瓦克斯曼癌症研究所, 益普生生物科技 和 霍华德·休斯医学研究所.

该研究的其他贡献者包括索尔克研究所的 Max Chang、Mathias Leblanc、Brett Collins 和 Michael Downes。.