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Science:肠道细菌或有助让新生儿抵抗致病菌感染

作者: 发布时间:2017-09-26 浏览量:3276

在全世界,每年有上万名婴儿死于破坏他们的消化系统的感染,包括沙门氏菌感染和大肠杆菌感染。上百万多人也因此患病。

在小鼠体内开展的一项新的研究提供证据证实肠道细菌中的梭菌(Clostridia)除了有助消化食物之外,还提供至关重要的感染抵抗性。但是这项研究也证实***年轻的新生小鼠并不含有梭菌,这就使得它们***容易遭受入侵细菌(类似于让如此多的婴儿患病的病原菌)的感染。这些发现可能为开发出新的方法来保护婴儿铺平道路。相关研究结果发表在2017421日的Science期刊上,论文标题为“Neonatal acquisition of Clostridia species protects against colonization by bacterial pathogens”。论文通信作者为美国密歇根大学病理学系教授Gabriel Nunez博士和密歇根大学病理学系研究员Yun-Gi Kim博士。

Nunez说,“任何父母都知道在生命的第一年里,新生儿非常容易遭受感染,包括肠道感染。这项研究提示着肠道菌群中保护性细菌的缺乏是一种导致这种易感染性的机制。”

这项研究中使用的小鼠是在密歇根大学的一种无菌的环境中培养的。鉴于缺乏天然的肠道细菌,这些无菌小鼠提供一种独特的机会来观察来自不同年龄的正常小鼠的移植细菌的影响,并且测试它们的易感染性。这些研究人员也利用先进的DNA分析技术允许他们检测小鼠肠道中的细菌类型和数量。

他们的实验结果是小鼠断奶(从母乳切换到固体食物)期间,梭菌开始在小鼠肠道中生长,并且阻止两种致病性细菌生长。

一系列实验

NunezKim、密歇根大学病理学系研究员Kei Sakamoto博士和他们的同事们利用新生的和成年的无菌小鼠以及从4天大、12天大和16天大的正常小鼠的粪便中获得的肠道细菌样品,开展一系列精心设计的实验。

他们发现来年老的正常小鼠的样品含有***为多样性的肠道细菌,包括仍然完全从母乳中获得营养的年轻小鼠肠道中并未观察到的梭菌和拟杆菌(Bacteroides)。

首先,他们将来自4天大的或16天大的正常小鼠的肠道细菌移植到无菌小鼠体内,随后让它们接触一种能够感染肠道但不会在全身扩散的沙门氏菌菌株。在接受4天大的正常小鼠的肠道细菌移植的小鼠当中,一半的小鼠会死掉,而在接受16天大的正常小鼠的肠道细菌移植的小鼠当中,没有一只小鼠会死掉。

他们再次利用一种类似于让人类患病的大肠杆菌菌株的柠檬酸杆菌(Citrobacter rodentium)开展实验。接受来自4天大的正常小鼠的肠道细菌移植的无菌小鼠会生病,而且它们当中的大多数会死掉。但是当他们加入来自16天大的正常小鼠的肠道细菌时,存活下来的小鼠肠道中的柠檬酸杆菌数量下降了。

接下来,这些研究人员研究了已接受来自新生小鼠的肠道细菌移植的无菌小鼠当接受额外剂量的梭菌或拟杆菌加入时会发生什么。他们让这两组小鼠接触柠檬酸杆菌,结果发现仅接受额外剂量的梭菌移植的小鼠能够抵抗这些感染。90%的先接受额外的梭菌后接受沙门氏菌移植的小鼠在移植一周之后仍然存活,相比之下,对未接受移植的小鼠而言,这一数字是50%

鉴于大肠杆菌和沙门氏菌也影响成年人,这些研究人员测试了当给正常的成年小鼠喂食万古霉素(vancomycin)时会发生什么。万古霉素是一种选择性杀死梭菌和拟杆菌等细菌的抗生素。在这些情形下,柠檬酸杆菌和沙门氏菌都会茁壮成长。

为了观察身体自身的免疫系统在抵抗感染中发挥何种作用,除了研究携带肠道细菌的小鼠之外,这些研究人员也研究了免疫系统受损的两种小鼠品种。在无菌环境下培育,随后接受来自4天大的正常小鼠的肠道细菌移植后,这些小鼠仍然能够抵抗沙门氏菌感染,而无需它们的免疫系统的帮助,不过这种抵抗仅当它们首先接受梭菌移植的情形下才会存在。

***终,这些研究人员研究了将琥珀酸盐添加到先接受梭菌移植再接受来自4天大的正常小鼠的肠道细菌移植的无菌小鼠的饮用水中的影响。琥珀酸盐是肠道中的嗜氧菌作为副产物产生的一种盐。

这些小鼠更好地抵抗沙门氏菌感染,这提示着厌氧的梭菌以在新生小鼠肠道中茁壮成长的有氧菌产生的废弃物为食物。

Nunez和他的同事们已正在进一步研究梭菌在抵抗肠道感染中发挥的作用。他们想要确定哪些梭菌菌株发挥着******的影响。

他们也正在研究母乳在建立新生小鼠的肠道微生物组、抵抗感染和它们从母乳切换到固体食物(固体食物能够将来自外面世界的细菌转移到新生小鼠的肠道中)中发挥的作用。

Nunez说,“在正常情形下,当我们开始吃固体食物时,我们的肠道就会获得梭菌菌株,但是这项研究提示着在生命早期阶段存在一个容易遭受肠道致病菌感染的窗口期。”

原始出处:Yun-Gi Kim, Kei Sakamoto, Sang-Uk Seo et al. Neonatal acquisition of Clostridia species protects against colonization by bacterial pathogens.Science, 21 Apr 2017, 356(6335):315-319, doi:10.1126/science.aag2029

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