如果像大肠杆菌（E. coli）这样的肠道居民对抗多种抗生素产生抗药性，并进入血液中，可能会引发严重的健康问题。如何有效地从肠道中清除这种潜在危险的多重耐药细菌？
来自亥姆霍兹感染研究中心（HZI）的研究人员与汉诺威医学院（MHH）合作，在他们的最新研究中探讨了这一问题。他们的策略是利用“食物竞争”。在从捐赠者的粪便样本中分离出的430多种不同大肠杆菌菌株中，他们发现了一些能够成功取代多重耐药菌株的菌株。
这些发现让科学家们充满希望，认为这种方法可以帮助减缓多重耐药肠道细菌的传播，并在未来预防危险的感染。该研究已发表在《自然通讯》期刊上。
肠道中的微生物组对我们的健康至关重要。这个由各种细菌和微生物组成的群落支持消化、影响代谢并调节免疫系统。90%的人类肠道中都存在大肠杆菌。
“它是一种受益者，已经在肠道中找到了自己的食物生态位，并能永久定居，”HZI微生物免疫调控部门的玛丽·温德博士（Dr. Marie Wende）解释道，她也是本研究的第一作者。“除了少数可能导致胃肠道感染的菌株外，大多数肠道中的大肠杆菌菌株是无害的。然而，如果大肠杆菌进入血液，就可能变得危险，因为它们会损害器官或引发败血症。”
然而，这类感染通常可以通过抗生素有效治疗——除非是由所谓的多重耐药大肠杆菌引起的，它们对许多抗生素具有抗药性。“每年全球约有80万人死于多重耐药大肠杆菌感染。这是一个极高的数字——亟需采取行动，”HZI微生物免疫调控部门负责人、本研究的通讯作者蒂尔·斯特罗伊格教授（Prof. Till Strowig）表示。
“潜伏在肠道中的多重耐药大肠杆菌是一个风险，因为它们可能进入血液。严重或慢性病患者以及免疫系统较弱的人尤其容易受到影响。在最好的情况下，最后一道防线是对抗多重耐药大肠杆菌感染的储备抗生素。”然而，储备抗生素往往会导致严重的副作用，并且供应有限。
同类之间的竞争
因此，一种在并发症发生前清除肠道中多重耐药大肠杆菌的预防性方法将更为合理和可持续。这正是当前研究的核心所在。
研究人员利用了肠道中食物资源的竞争压力。他们将从健康捐赠者的粪便样本中分离出的430多种不同大肠杆菌菌株引入竞争——本质上是一场“进食竞赛”——与汉诺威医学院医学微生物学部门提供的多重耐药大肠杆菌菌株对抗。
在广泛的实验室测试中，研究团队将其中一种普通大肠杆菌菌株与多重耐药菌株进行了比较。他们使用无菌小鼠的肠道内容物作为食物和生长培养基。
“我们调查了在其他大肠杆菌菌株存在的情况下，多重耐药菌株的生长是否会以及会在多大程度上发生变化，”温德博士解释道。“一些菌株确实能够强烈抑制多重耐药菌株的生长，似乎能够剥夺其营养基础。”
研究人员在进一步的小鼠模型研究中更详细地检查了这些有前景的“食物竞争”候选菌株。“我们证明，这些大肠杆菌菌株也能够在小鼠的肠道中成功遏制多重耐药大肠杆菌菌株，”温德博士说。“我们还用最有效的菌株测试了另一种多重耐药菌株。它同样成功地抑制了后者。”
联合力量更强大
为了进一步探索这些大肠杆菌菌株的保护作用，研究人员重复了上述整个测试过程。这一次，他们测试了三种最成功的大肠杆菌菌株，针对更广泛的多重耐药大肠杆菌菌株。他们还引入了另一个竞争者：肠道细菌克雷伯氏氧菌（Klebsiella oxytoca），它与大肠杆菌有着相似但不完全相同的饮食偏好。
“我们的假设是，结合两种不同的细菌菌株可能会增强对多重耐药大肠杆菌菌株的保护效果，”温德博士解释道。“事实证明，这一假设是正确的：保护性大肠杆菌与克雷伯氏氧菌的组合在清除单一菌株无法有效取代的多重耐药大肠杆菌方面表现出高度有效性。在小鼠模型中，这种组合甚至能够完全消除它们。”
斯特罗伊格教授表示，“我们的研究表明，经过特别选择的细菌菌株可以作为食物竞争者成功取代肠道中的多重耐药病原体。通过这种方式，未来可以避免易感患者群体中的危险感染，同时也能遏制多重耐药肠道细菌的进一步传播。”
在后续研究中，研究人员计划全面表征那些在取代多重耐药大肠杆菌方面特别有效的菌株。这些菌株是无害的吗？它们是否会产生对人体有害的毒素？它们是否会被免疫系统识别，或者能否轻易逃避检测？当其他细菌存在于微生物组中时，它们对抗多重耐药病原体的效果会发生变化吗？它们自己会不会发展出抗生素耐药性？
“我们需要全面研究这些问题。在选定的大肠杆菌菌株被用作预防性或治疗性食物竞争者之前，还需要进行大量研究工作，”斯特罗伊格教授说道。
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