霍乱弧菌在天然表面上的生长和竞争（左图）。方框中的区域放大后如右图所示，展示了同时被两个霍乱弧菌杀死的单个细菌。（图片来源：M. Blokesch & G. Knott/EPFL）
霍乱仍旧是一个严重的公共卫生问题。过去200年间，导致急性腹泻的霍乱大流行已经发生过七次。根据WHO的数据，霍乱主要发生在贫困或不发达国家，每年仍然有高达400万感染病例，另有143000人死亡。
霍乱是由霍乱弧菌引起的一种疾病，霍乱弧菌是水源传播病原体，通过受污染的饮用水感染人体肠道。一旦被人体摄入，霍乱弧菌便开始定植在肠道的内表面，并且向上皮细胞释放一种毒素。这种毒素会干扰肠壁内外的离子跨膜平衡，最终导致水性腹泻。由于严重的脱水，重型霍乱可以导致死亡。
但霍乱弧菌能做的还不止这些。2015年，瑞士洛桑联邦理工学院教授Melanie Blokesch带领的研究人员发表了一篇开创性的文章，文章指出定植环境中生长的霍乱弧菌会使用弹簧长矛，刺穿临近的细菌并偷走它们的DNA。这个分子长矛名为“Ⅵ型分泌系统”（T6SS），先前已被确定会参与细菌间竞争。Blokesch说：“霍乱流行区域受污染的饮用水中估计会包含随时准备竞争的、T6SS活跃的霍乱弧菌。”
图片来源：Pixabay
先前的研究已经表明，肠道病原体需要与肠道微生物组中的细菌相互作用，才能稳固自己在新环境的根基。为此，它们会使用各种各样的方法，既有竞争营养，也会开启全面的细胞间战争。一些研究显示，肠道病原体会使用T6SS长矛来清理肠道的小窝，以便自己定居其间。
但是研究霍乱弧菌和肠道微生物组的相互作用是十分困难的。一般来说，科学家会培养一个标准化的成年动物模型，但是与人类相比，霍乱弧菌难以定植在成年动物的体内。这意味着，研究人员需要使用幼年动物进行实验，但是幼年动物缺少成熟的能与定植在肠道中的霍乱弧菌相互作用的微生物组。
与此同时，许多研究已经表明，抵抗霍乱弧菌和其他感染性细菌定植的能力很大程度上取决于肠道中“互利共生”的微生物。针对共生微生物，尤其是人类肠道中的共生微生物与霍乱弧菌的相互作用的研究并不充分。
肠道抵抗力
在一篇发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上的文章中，Blokesch的团队研究了霍乱弧菌和人类微生物组的细菌之间相互作用的方式。科学家的研究对象是人类志愿者体内的一些共生细菌，其中包含了好几种细菌，如大肠埃希菌、阴沟肠杆菌和多种克雷伯氏菌群。
图片来源：Drew Hays/Unsplash
他们的发现表明，尽管在霍乱弧菌T6SS介导的攻击下，有几种肠道细菌被清除了，但是仍有细菌亚组能够存活。尤其是一些克雷伯氏肠道菌种，它们能通过“包膜”细菌特有的多糖荚膜保护自己，免受霍乱弧菌T6SS的攻击。
因为T6SS是一个高效的杀伤装置，使用T6SS的霍乱弧菌等细菌也有方法保护自己，避免自伤中毒。这些细菌会产生特殊的免疫蛋白，阻断T6SS的毒性效应。
但研究发现，一些人类微生物组的成员也能保护自身免受T6SS的攻击而无需启动免疫蛋白。研究发现特别是阴沟肠杆菌，一种机会致病菌，事实上能使用更高级的T6SS武器抢先杀死霍乱弧菌。
Melanie Blokesch说：“这项工作为我们研究肠道微生物组的细菌群落行为，以及针对T6SS的防御机制是如何帮助细菌种群对抗入侵的病原体提供了新的视角。”但是她也强调，研究是在体外开展的，这意味着如果想要得到更全面的认识还需进行进一步的研究。
作者总结道：“尽管如此，我们的工作可以看作是合理设计能抵御T6SS的益生菌菌株，帮助修复抵抗病菌定植的屏障或者提高屏障效力的起点。”
最后，Blokesch特别感谢了同事们的慷慨，感谢他们分享了研究的菌株。她还强调，研究得以进入包含克雷伯氏菌微生物学在内的新的方向，离不开Olaya Rendueles和Eduardo Rocha在巴黎巴斯德研究所的出色合作。
Blokesch团队中的博士后、研究的共同第一作者Nicolas Flaugnatti也同意这一观点：“除了科学信息之外，我最享受的便是研究过程中（实验室内和实验室外）的共同协作。”
翻译：陈振翀
审校：先雨
引进来源：瑞士洛桑联邦理工学院
京公网安备11010502039775号
