【德國研究】腸道微生物有助預防胃腸炎,細菌如何保護腸道?

專科資訊 - 腸胃肝臟科

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腸沙門氏菌(Salmonella enterica)是一組桿狀細菌的名稱,可引起人類和其他動物的胃腸炎( gastroenteritis )。沙門氏菌感染會對某些高風險一群產生嚴重後果,例如嬰兒,幼兒,老年人和免疫系統功能受損的人士。大多數具有正常腸道微生物群(microbiota)的人通常可以應付這種感染,只有10-20%的病原體被攝入的病例(通常是通過受感染的食品)實際上會導致感染。可是,負責抵抗沙門氏菌的腸道微生物群的成員在很大程度上是未知的。

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在Cell Host&Microbe雜誌上,由慕尼黑大學(Ludwig Maximilian University of Munich)Max von Pettenkofer公共衛生研究所的Bärbel Stecher教授領導的一組研究人員,他們也隸屬於德國感染研究中心(DZIF),發現了其中一種保護老鼠免受鼠傷寒沙門氏菌(Salmonella enterica serovar Typhimurium)感染的細菌,其在德國是其中兩種最普遍的致病亞種(pathogenic subspecies)。

在健康的人和老鼠中,胃腸道被多種細菌和其他微生物拓殖。這種「微生物組」(microbiome)可以保護宿主免受沙門氏菌感染,因為內源性成員會產生抑制物質,佔據所有可利用的生態位置,並消耗大部分相關營養素,如糖或蛋白質,還有氧氣。為了確定健康腸道中的微生物組的形成,及該微生物組賦予了對抗細菌感染的最佳保護,共同作者Sandrine Brugiroux和Debora Garzetti比較了幾組老鼠的微生物群(microbiota)。一組已被證明對沙門氏菌感染具有抗性,而其他組則對病原體敏感。

研究人員發現受保護老鼠的微生物組包括屬於Mucispirillum schaedleri的細菌,這些細菌不存在於其他組中。 M. schaedleri屬於一大群細菌物種,其代表主要棲息在富含泥土或沉積物的環境中。其中,只有Mucispirillum spp存在於溫血動物如老鼠和人類的胃腸道中。Stecher教授說:「它被認為在人類微生物組中相對罕見,因為不會在糞便樣本中發現它。然而,這是因為它優先定殖在腸道粘膜層。在檢查黏膜活檢組織的研究中,50%的受試者中含有M. schaedleri。」

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為了直接測試這細菌是否與對預防沙門氏菌有因果關係,剛剛在Max von Pettenkofer研究所完成她的博士論文的Simone Herp利用了gnotobiotic(gnotos,希臘語:已知)老鼠模型,其微生物群是可以被操縱的。因此,可以將選擇的細菌物種引入這些老鼠中進行實驗。Stecher教授指:「我們產生了兩組小鼠,其中一組含有Mucispirillum schaedleri,而另一組沒有。我們實驗性地讓兩組都受沙門氏菌感染,並且能夠證實M. schaedleri與預防沙門氏菌感染有因果關係。」

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  • 進一步的研究表明,M.schaedleri的保護作用可能取決於其能否成功與沙門氏菌競爭某些必需營養素的能力,如硝酸鹽(nitrate)。這種競爭並不一定意味著後者的增長率會降低。然而,如果沒有足夠量的硝酸鹽,鼠傷寒沙門氏菌無法表達其最重要的毒力因子(virulence factor),即III型分泌系統。結果,它們在腸道內壁中誘導致病性變化的能力顯著降低。所涉及的主要毒力因子基本上是作為註射器起作用的分子機器,並且允許細菌將有毒蛋白質注射到腸上皮細胞中。該系統使細菌能夠侵入這些細胞,從而導致炎症和腸胃炎。

    從長遠來看,新的結果可能為預防胃腸道細菌感染帶來新策略。Stecher教授表示:「這將需要大量的進一步工作,因為我們仍然不知道M. schaedleri是否對腸道和人類健康是否有其他有害影響。」

    Source: Medicalxpress

    Text by Medical Inspire

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