缺血就要补铁吗?答案是错的!华人学者揭示大肠杆菌是关键!

【字体: 时间:2018年08月27日 来源:生物通

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  科罗拉多大学韩珉教授课题组今天在《Cell》发表最新文章,揭示了作为广为人知的致病细菌(如食物中毒、窃取宿主营养物),大肠杆菌实际上可以通过生产一种帮助细胞摄取铁的化合物对人类健康起关键作用。

  

大肠杆菌是人类肠道中最流行的细菌,很多人认为它们是一无是处的有害细菌,这项研究彻底颠覆了过去认知——它们也有对宿主有益的一面。这项研究最终可能帮助人类更好地治疗缺铁性贫血,要知道,全球至少10亿人每天都不得不面对这种疾病。

“近年来,我们开始意识到在人类胃肠道中繁殖的许多微生物对我们是有益的,但是我们才刚刚开始挖掘它们具体提供了什么益处以及如何提供,”科罗拉多大学Boulder分校分子、细胞和发育生物学系(MCDB)教授韩珉说。“这项发现确定了E. coli的一个关键作用——帮助细胞吸收铁。”

虽然一些大肠杆菌会引起疾病,但是在我们肠道中活跃的大多数都是无害的。由于大肠杆菌如此普遍,韩教授和助理研究员Bin Qi推测大肠杆菌肯定也发挥着有益作用,并决定着手鉴定它的代谢产物和功能。

他们的研究从模式生物线虫开始,这种蠕虫体内富含大肠杆菌。当幼年线虫被喂食经过工程改造不能生产肠菌素(enterobactin)的大肠杆菌后,它们的生长明显缓慢,体内铁含量很低。当这种肠道菌素被重新导入线虫后,自然生长得到恢复,铁水平上升。

随后,人类细胞和线虫实验都证明,补充肠菌素,甚至不用补铁,也能显著提高细胞中的铁水平。

科学家们其实早就知道大肠杆菌会产生肠菌素来搬运铁,目的是维持自身生存和繁殖,然而,他们的推测是,大肠杆菌从宿主哪里“偷”铁,好像拔河比赛一样,而不是像新研究证明的“为宿主补铁”。

这篇文章挑战了人们过去的推测,表明肠菌素与宿主细胞线粒体中的ATP合成酶结合,把铁也拉进宿主细胞之中。

“尽管细菌制造出了搬运铁的化合物供自己使用,但我们的研究表明,包括人类在内的哺乳动物也逐渐学会了为自身利益而劫持它们,”韩教授说。

缺铁是世界范围内最普遍的营养缺乏性疾病,影响着全球四分之一人口,特别是不发达国家的妇女和儿童,贫血是这些国家面临的一项主要公共卫生挑战。

韩教授指出,口服铁补充剂虽然在某些情况下有益,但是同样也可能会不小心抑制肠菌素的产生,导致铁的吸收降低,这恰恰适得其反。他说,口服抗生素可能会产生同样的影响。

韩教授已经为这一突破申请了专利,并计划开发治疗药物,作为铁补充剂的辅助剂或替代品。

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原文检索:Microbial Siderophore Enterobactin Promotes Mitochondrial Iron Uptake and Development of the Host via Interaction with ATP Synthase

(生物通:伍松)

 

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