Cell子刊：寻找细菌鸡尾酒来对抗感染

健康人的肠道含有数百种不同的细菌，它们能有效地保护人体免受感染。然而，如果这个被称为微生物群的群体的平衡被打乱了——例如，由于抗生素治疗——病原体，如沙门氏菌或肺炎克雷伯氏菌等多重耐药性医院细菌就会占上风——有时会给受影响的人带来严重后果。亥姆霍兹感染研究中心(HZI)和Ludwig-Maximilians-Universit?t München的马克斯·冯·佩滕科弗研究所(LMU)的DZIF科学家一直在研究肠道细菌的相互作用，最近发现了在两项研究中发挥特殊作用的菌株。他们在《细胞宿主与微生物》杂志上发表了两项独立研究的结果。

　　

   

   

图片:肠道菌群肺炎克雷伯氏菌是医院里最可怕的细菌之一。

来源:美国国家过敏和传染病研究所(NIAID)

大多数人在不得不服用广谱抗生素时，已经亲身体验过健康的微生物群是多么重要。不幸的是，这种药物不仅能消灭病原体。它还会影响肠道中的“有益”细菌，这些细菌占据着最重要的位置，有助于抵御病原体。这种保护机制被称为“殖民抵抗”。但是，哪些细菌物种是“好”的，或者用专业术语来说是“共生”的，它们如何防止细菌定植，也就是说，它们如何防止病原体沉淀?HZI的Till Strowig教授和LMU的B?rbel Stecher教授决定深入研究这些问题。

肺炎克雷伯氏菌有强大的对手

肠道细菌肺炎克雷伯氏菌是最可怕的医院细菌之一，因为它可以导致严重的肺炎，尿路感染，甚至虚弱患者的败血症。它对普通抗生素的耐药性越来越强，可能导致进一步感染。在马格德堡和汉诺威的合作伙伴的合作下，由Till Strowig领导的HZI部门能够从肠道分离出一种对肺炎克雷伯菌非常有效的相关细菌菌株。这种被称为催产克雷伯氏菌的物种，与病原体使用相同的糖，但它的使用效率更高，因此病原体没有足够的糖生存。“K。催产素可以特异地排挤多重耐药肺炎克雷伯菌，因为它有效地阻止了医院细菌占据的生态位。”科学家们还在老鼠身上发现，这些细菌有助于肠道内的细菌成分在抗生素治疗后更快地再生，并确保对感染的保护得以恢复。

“首先，我们想知道健康的成年人和儿童对多重耐药肺炎克雷伯菌的易感程度，”该研究的主要作者丽莎·奥斯贝尔特(Lisa Osbelt)在解释这项研究方法时说。在这项研究中，科学家们从100名健康人的粪便中提取了样本，并在他们体内培养了一夜。第二天，测量了细菌的生长。它揭示了肠道中每个个体的微生物群落在定殖上的巨大差异。接下来，研究小组检查了细菌生长不良的样本;其中许多都能识别出K.催产素。研究人员随后在不同的小鼠模型中测试了这两种细菌的行为，发现添加K.催产素可以显著降低对医院细菌的敏感性。当无菌小鼠被不同的细菌组(总共12个菌株)定植时，另外3个菌株与K.催产素合作起保护作用。

如何‘好’大肠杆菌细菌可以保护沙门氏菌感染

人类肠道中最著名的细菌之一是大肠杆菌，简称大肠杆菌。它经常在新闻标题中被称为“坏”细菌，因为它被认为是饮用水粪便污染的指标，而且某些变体可能导致感染。但该细菌包括许多不同的菌株，除了致病性变异外，也有共生的代表。然而，到目前为止，人们对这些变异对人类健康的作用知之甚少。Brbel Stecher和她在伦敦医科大学马克斯·冯·佩滕科弗研究所的团队一段时间前发现，共生大肠杆菌可以防止沙门氏菌感染。同样，正是它们的糖分消耗使它们无法进食，从而限制了沙门氏菌的生长。

在目前的研究中，研究人员能够证明，大肠杆菌的这种保护作用也取决于肠道中的微生物环境。这意味着它取决于哪些微生物仍然存在，换句话说，大肠杆菌是否与其他微生物为伴。“如果在我们的模型中存在毛螺菌科，它也可以代谢单糖，大肠杆菌可以提供保护——否则，它不能，”斯特彻解释说。她补充说:“总的来说，我们现在更好地理解了为什么益生菌对一些人也有帮助，而对另一些人没有。原因在于微生物环境，人与人之间的差异很大。”

关于人类和老鼠:向保护性细菌鸡尾酒迈出了一步?

研究数百种细菌和其他微生物的影响是一项令人难以置信的复杂工作——即使是在老鼠身上。通过在慕尼黑开发的小鼠模型，科学家们可以以一种特定的方式研究病原体的定植和影响。一种由12种细菌菌株合成的鸡尾酒能够稳定地在无菌小鼠体内停留几代，并形成代表小鼠的肠道微生物群。两项分别涉及克雷伯氏菌和大肠杆菌的研究都使用这个模型来仔细识别肠道菌群中的相互依赖性。但即使是在老鼠身上，这种相互依赖的复杂性也变得清晰起来。然而，微生物群研究人员的研究给了我们希望，因为他们再次表明，关于肠道的过程，我们正处于正确的轨道上。

Till Strowig自信地说:“使用活细菌，也就是所谓的益生菌，来治疗已有定植的病人，并在抗生素治疗后作为预防性用药，这通常是可以想象的。”B?rbel Stecher补充说:“广泛的糖的使用对这些细菌混合物的设计起着重要作用，一种保护性的混合物必须总是包含不止一种细菌。”

DOI

10.1016 / / j.chom.2021.09.004 j.chom.2021.09.003和10.1016