艰难梭菌——医疗相关传染性腹泻最常见的病原体——可以利用一种杀死人体肠道内常驻微生物的化合物来存活和生长，从而在受感染的肠道中获得竞争优势。
由范德比尔特大学医学中心领导的研究团队发现了艰难梭菌如何将有毒化合物4-硫尿嘧啶（可能来自西兰花等食物）转化为可用营养物质。他们的研究成果于3月25日发表在《细胞宿主与微生物》杂志上，增进了对艰难梭菌感染分子驱动因素的理解，并指出了新的治疗策略。
根据美国疾病控制与预防中心的数据，艰难梭菌每年在美国造成约50万例感染。增加艰难梭菌感染风险的因素包括使用抗生素、年龄超过65岁以及近期住院或其他医疗机构的停留。
与其他病原体一样，艰难梭菌必须获取营养物质才能存活和生长。
“我们感兴趣的是了解艰难梭菌在感染过程中所需的营养物质，以及你所吃的食物如何影响艰难梭菌在你肠道中的摄取，”该研究的第一作者、与埃里克·斯卡尔博士合作的研究生马修·穆内克说。
研究小组重点关注核苷酸——DNA和RNA的构建块——这是艰难梭菌尚未充分研究的一类营养物质。
研究人员发现，艰难梭菌必须获取某种类型的核苷酸（嘧啶）才能引起感染，并发现了一种名为TudS（硫尿嘧啶脱硫酶）的酶，艰难梭菌利用这种酶从相关化合物4-硫尿嘧啶中回收嘧啶核苷酸尿嘧啶。
他们展示了4-硫尿嘧啶会整合到RNA中，并对没有TudS酶的肠道常驻微生物有毒。然而，在艰难梭菌中，TudS酶修饰并解毒4-硫尿嘧啶，使其成为可用的营养物质。研究人员通过喂食4-硫尿嘧啶的小鼠模型和一种包含从人类粪便中分离出的细菌群落并添加4-硫尿嘧啶的新颖微型生物反应器模型，证明了TudS对艰难梭菌的适应性有贡献。
“我们认为4-硫尿嘧啶代谢对艰难梭菌有利，因为它作为一种营养物质为细菌提供燃料，同时也可能抑制邻近细菌，这会使艰难梭菌在肠道环境中具有进一步的竞争优势。”
马修·穆内克，研究的第一作者
TudS酶可能代表一种治疗艰难梭菌感染的新颖治疗靶点。它在许多肠道常驻微生物（或人类细胞）中不存在，因此针对它的抗菌药物可能会帮助保护健康的肠道微生物群，他指出。
研究人员还展示了在体外模型中，将艰难梭菌的TudS添加到益生菌大肠杆菌株中，可以削弱艰难梭菌的优势。
“也许可以通过使用含有这种酶的益生菌来减少艰难梭菌在肠道中的生长能力，从而将其排出，”穆内克说。
尽管研究人员展示了4-硫尿嘧啶存在于人类肠道中，但其来源尚不清楚。食用富含十字花科蔬菜（如羽衣甘蓝和其他绿叶蔬菜、西兰花和花椰菜）的牲畜体内4-硫尿嘧啶水平较高，而西兰花中也存在4-硫尿嘧啶，这表明饮食可能是4-硫尿嘧啶在人类肠道中的来源之一。
“需要更多的研究来了解4-硫尿嘧啶的来源，但如果它来自饮食，那么这可能会指导针对艰难梭菌感染的饮食干预，”穆内克说。
不过，现在还不必放弃吃十字花科蔬菜。在健康的肠道中，一些常驻微生物含有与TudS相关的酶，并且可能将4-硫尿嘧啶转化为营养物质。这些微生物可能在艰难梭菌感染的肠道中缺失，穆内克说。
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