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揭示霍亂弧菌如何在宿主腸道中瘋狂生長(zhǎng)

2019-08-14 09:11來源：生物谷



霍亂弧菌是霍亂的致病因子，可導(dǎo)致潛在致命性的腸道細(xì)菌感染。霍亂毒素（CTX）是一種由霍亂弧菌分泌的蛋白復(fù)合物，是霍亂弧菌引起嚴(yán)重疾病所必需的。CTX也被認(rèn)為可以促進(jìn)這種病原體的傳播，這是因?yàn)槭芨腥镜膫€(gè)體會(huì)排出許多升的腹瀉液，并且每升腹瀉液通常含有超過1011個(gè)病原體。不過，在感染期間這種病原體如何在腸道中達(dá)到如此高的濃度仍然知之甚少。


在一項(xiàng)新的研究中，來自美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)CTX增加這種病原體生長(zhǎng)并誘導(dǎo)一種獨(dú)特的霍亂弧菌轉(zhuǎn)錄組特征，這種轉(zhuǎn)錄組特征表明存在一種鐵缺乏的腸道生態(tài)位（gut niche）。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Cholera toxin promotes pathogen acquisition of host-derived nutrients”。

在感染期間，細(xì)菌病原體需要獲取鐵，鐵是生長(zhǎng)所必需的一種營(yíng)養(yǎng)物。哺乳動(dòng)物宿主中的大多數(shù)鐵在血紅素的卟啉結(jié)構(gòu)內(nèi)以螯合形式存在，并且使用血紅素作為鐵源的能力是由霍亂弧菌遺傳編碼的。


這些研究人員發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)CTX產(chǎn)生時(shí)，能夠通過血紅素和弧菌素（vibriobactin）讓霍亂弧菌獲得鐵的基因才能賦予這種病原體生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。此外，他們還發(fā)現(xiàn)CTX誘導(dǎo)的回腸末端毛細(xì)血管充血與管腔血紅素的生物利用度增加有關(guān)。回腸中CTX誘導(dǎo)的疾病還導(dǎo)致管腔中長(zhǎng)鏈脂肪酸和L-乳酸代謝物的濃度增加，以及編碼含有鐵硫簇的三羧酸（TCA）循環(huán)酶的霍亂弧菌基因上調(diào)。


對(duì)霍亂弧菌的遺傳分析表明這種病原體生長(zhǎng)依賴于感染期間血紅素和長(zhǎng)鏈脂肪酸的攝取，但**于能夠在體內(nèi)產(chǎn)生CTX的菌株。


基于上述研究發(fā)現(xiàn)，這些研究人員得出結(jié)論：CTX誘導(dǎo)的疾病在腸道中形成一種鐵缺乏的代謝生態(tài)位，這選擇性地促進(jìn)霍亂弧菌通過獲取宿主來源的血紅素和脂肪酸來生長(zhǎng)。