食物竞争可取代多重耐药肠道细菌

Food Competition Displaces Multiresistant Gut Bacteria

肠道微生物群对我们的健康至关重要。这一由各种细菌和微生物组成的群体不仅支持消化，还影响新陈代谢和免疫系统。在约90%的人类肠道中，可以找到一种名为大肠杆菌（E. coli）的细菌。“它是一种受益者，已经找到了在肠道中的食物生态位，并能够永久定植，”亥姆霍兹感染研究中心（HZI）“微生物免疫调节”部门的Marie Wende博士解释道，她也是该研究的第一作者。“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，则可能非常危险，因为它们会损害器官或引发败血症。”

然而，这种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感染，这些菌株对多种抗生素具有抗性。“每年全球因多重耐药大肠杆菌感染导致的死亡人数高达80万。这个数字令人震惊，亟需采取行动，”HZI“微生物免疫调节”部门负责人Till Strowig教授表示，他也是该研究的通讯作者。“潜伏在肠道中的多重耐药大肠杆菌是一个风险因素，因为它们可能进入血液。特别是那些患有严重疾病、慢性病或免疫系统较弱的人群，更容易受到影响。在最理想的情况下，对抗多重耐药大肠杆菌感染的最后一道防线是储备抗生素。”然而，储备抗生素往往会导致严重的副作用，且供应有限。

同类竞争

一种更为明智且可持续的预防方法是在并发症发生之前，从肠道中清除多重耐药大肠杆菌。而这正是当前研究的意义所在。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多种不同的大肠杆菌菌株，与汉诺威医学院（MHH）医学微生物学部门提供的多重耐药大肠杆菌菌株进行了竞争——实际上是一场“进食比赛”。在广泛的实验室测试中，团队将一种“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。“我们研究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情况是否以及在多大程度上发生了变化，”Wende解释道。“一些菌株确实能够显著抑制多重耐药菌株的生长，并似乎能够剥夺其营养基础。”

研究人员随后在进一步的小鼠模型研究中对这些有前景的食物竞争候选菌株进行了更详细的研究。“我们发现，这些大肠杆菌菌株也能成功抑制小鼠肠道中的多重耐药大肠杆菌菌株，”Wende说道。“我们还用最有效的菌株测试了另一种多重耐药菌株，同样成功地抑制了它的生长。”

联合效果更强

为了进一步探索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，针对范围更广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Klebsiella oxytoca（产酸克雷伯菌），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，”Wende解释道。“事实证明的确如此：保护性大肠杆菌与产酸克雷伯菌的组合对单一菌株无法有效取代的多重耐药大肠杆菌菌株表现出极高的抑制效果。在小鼠模型中，这种组合能够完全消除它们。”Till Strowig表示：“我们的研究表明，特选的细菌菌株作为食物竞争者，可以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的危险感染，同时遏制多重耐药肠道细菌的进一步传播。”

在进一步的研究中，研究人员计划全面表征那些特别有效抑制多重耐药大肠杆菌菌株的大肠杆菌菌株。这些菌株是无害的，还是会产生对人体有害的毒素？它们是否会被免疫系统识别，或者能够轻易逃避检测？当微生物组中存在其他细菌时，它们对多重耐药病原体的有效性是否会改变？它们自身是否会发展出抗生素耐药性？Till Strowig表示：“我们希望全面研究这些问题。在选定的大肠杆菌菌株被用作预防或治疗多重耐药大肠杆菌的食物竞争者之前，还需要进行大量的研究工作。”

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