包括克雷伯氏菌、志贺氏菌、大肠杆菌等在内的肠杆菌科细菌群在低水平下是健康人体肠道微生物组的一部分。但当这些细菌的数量因体内炎症增加或食用受污染的食物而升高时，它们可能会导致疾病，在极端情况下，过多的肠杆菌科细菌甚至可能危及生命。
研究人员利用计算方法，包括人工智能，分析了来自45个国家超过12,000人的粪便样本，以研究其肠道微生物组的组成。他们发现一个人的微生物组“特征”可以预测其肠道被肠杆菌科细菌定植的可能性。这一结果在不同的健康状态和地理位置中都是一致的。
研究人员确定了135种在缺乏肠杆菌科细菌的情况下常见的肠道微生物，这些微生物可能具有保护作用，防止感染。其中，特别值得注意的是产短链脂肪酸的粪杆菌属（Faecalibacterium），这种有益化合物是通过分解我们所吃食物中的纤维产生的，似乎可以抵御多种致病性肠杆菌科细菌的感染。
研究人员建议，通过增加饮食中的纤维摄入量来促进有益细菌的生长，并抑制有害细菌的繁殖，从而显著降低患病风险。相比之下，由于益生菌不会直接改变肠道环境，因此不太可能影响肠杆菌科细菌感染的风险。
今天，《自然·微生物学》杂志发表了这项研究成果。“我们的研究结果表明，饮食对于控制由大肠杆菌和肺炎克雷伯氏菌等细菌引发的感染可能性至关重要，因为这会改变我们的肠道环境，使其对入侵者更具敌意。”剑桥大学兽医学院的研究员兼论文资深作者亚历山大·阿尔梅达博士表示。
他补充说：“通过食用蔬菜、豆类和全谷物等富含纤维的食物，我们可以为肠道细菌提供生产短链脂肪酸所需的原料——这些化合物可以保护我们免受这些致病菌的侵害。”
肺炎克雷伯氏菌可引起肺炎、脑膜炎和其他感染。这种细菌病原体在全球范围内对抗生素耐药性的急剧上升，促使科学家们寻找新的方法来控制它以及其他类似的感染性细菌。
“随着抗生素耐药率的提高，可供我们使用的治疗选择越来越少。现在最好的办法是预防感染的发生，我们可以通过减少这些致病菌在肠道内茁壮成长的机会来做到这一点。”阿尔梅达说。
对肠道微生物相互作用的新理解
以往关于了解我们肠道内不同细菌之间相互作用的研究大多使用小鼠模型。但其中一些新发现与先前的结果存在分歧。
该研究揭示了172种肠道微生物可以与致病性肠杆菌科细菌共存。许多这些物种在功能上与致病菌相似：它们需要相同的营养物质才能生存。以前人们认为资源竞争会阻止致病菌在肠道中建立起来。
这对治疗有重要影响：服用与有害细菌争夺相同营养物质的益生菌以试图使后者挨饿的方法不会奏效。研究人员表示，通过改变饮食等手段改变肠道环境，以降低肠杆菌科细菌感染的风险，将更为有利。
“这项研究强调了在研究病原体时，不应将其视为孤立实体，而应在其周围肠道微生物组的背景下进行研究的重要性。”剑桥大学兽医学院访问研究员、报告第一作者秦茵博士说。
参考文献：
秦茵等：《全球人群中人类肠道微生物组中肠杆菌科的生态动力学》，2025年1月，《自然·微生物学》。DOI: 10.1038/s41564-024-01912-6.
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