揭示益生菌芽孢桿菌清除金黃色葡萄球菌機制

在一項新的研究中，來自美國國家過敏與感染性疾病研究所（NIAID）、泰國姊妹校皇家科技大學和瑪希隆大學的研究人員證實在益生菌消化補充劑中常見的一種“有益的”細菌有助清除金黃色葡萄球菌，即一種可引起嚴重的抗生素耐藥性感染的細菌。他們意外地發現芽孢桿菌（Bacillus）阻止金黃色葡萄球菌在健康個體的腸道和鼻子中生長。隨后，他們利用一種小鼠研究模型，精確地確定了這是如何發生的。 相關研究結果于2018年10月10日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Pathogen elimination by probiotic Bacillus via signalling interference”。

NIAID主任Anthony S. Fauci說，“益生菌常被推薦作為改善消化系統健康的膳食補充劑。這是首批準確描述它們如何提供健康益處的研究之一。對某些疾病而言，作為抗生素治療的一種有效的替代方案，口服芽孢桿菌可能在科學上是吸引人的，這絕對值得進一步探索。”

葡萄球菌感染每年導致全世界數萬人死亡。耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA）作為一種引起嚴重疾病的病因而廣為人知。鮮為人知的是，金黃色葡萄球菌通常能夠生活在鼻子或腸道中而不會造成任何傷害。然而，如果皮膚屏障受到破壞，或免疫系統受損，那么這些定植細菌能夠導致嚴重的感染。

阻止葡萄球菌感染的一種策略是清除金黃色葡萄球菌定植。然而，一些去定植策略是有爭議的，這是因為它們需要使用相當數量的外用抗生素并且取得有限的成功，這部分上是原因它們僅靶向鼻子中的細菌，而且來自腸道中的細菌會快速地重新定殖。

這些研究人員在泰國農村招募了200名志愿者進行研究。他們猜測，這一人群不會像高度發達的城市地區的人那樣受到食品殺菌或抗生素的影響。他們首先分析了每個研究參與者的糞便樣本中與金黃色葡萄球菌不存在相關的細菌。他們發現了101個芽孢桿菌（主要是枯草芽孢桿菌）陽性糞便樣本---發現的這種類型的細菌與許多益生菌產品中的其他細菌混合在一起。芽孢桿菌形成孢子，這些孢子能夠在惡劣的環境中存活下來，并且通常與蔬菜一起被人攝入，從而允許它們能夠在腸道中暫時地生長。他們隨后對這200名志愿者進行采樣，接著檢測金黃色葡萄球菌在這些志愿者腸道（陽性樣本為25例）和鼻子（陽性樣本為26例）中的存在。引人注目的是，他們在任何存在芽孢桿菌的樣品中都沒有發現金黃色葡萄球菌。

在小鼠研究中，這些研究人員發現了一種金黃色葡萄球菌群體感應系統，這種群體感應系統當這種細菌在腸道中生長時才發揮功能。有趣的是，他們從人類糞便中回收的所有100多種芽孢桿菌分離株都有效地抑制了這種群體感應系統。

通過使用色譜和質譜技術，這些研究人員鑒定出一種特殊類型的稱為芬薺素（fengycin）的脂肽是芽孢桿菌中抑制這種金黃色葡萄球菌群體感應系統的特定物質。

進一步的測試表明芬薺素對幾種不同的金黃色葡萄球菌菌株---包括高風險的USA300 MRSA，它在美國引起大多數社區獲得型MRSA感染（community-associated MRSA infection），并且是一種日益常見的與醫療保健相關的MRSA感染的原因---具有相同的作用。

為了進一步驗證這些發現，這些研究人員將金黃色葡萄球菌定植在小鼠的腸道中并給它們喂食枯草芽孢桿菌孢子來模擬益生菌攝入。每兩天給予益生菌芽孢桿菌可清除這些小鼠腸道中的金黃色葡萄球菌。利用不產生芬薺素的芽孢桿菌開展相同測試沒有產生效果，并且金黃色葡萄球菌如預期的那樣茁壯生長。

這些研究人員接下來計劃測試一種僅含有枯草芽孢桿菌的益生菌產品是否能夠清除人體中的金黃色葡萄球菌。他們計劃為這個項目招募更多的泰國志愿者。論文通信作者、NIAID首席研究員Michael Otto博士說，“最終，我們希望確定一種簡單的益生菌治療方案是否可用于降低醫院中的MRSA感染率。”