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科研動态

揭示霍亂弧菌如何在宿主腸道中瘋狂生長

發稿時間:2019-08-13來源:聚元生物

    霍亂弧菌是霍亂的緻病因子,可導緻潛在緻命性的腸道細菌感染。霍亂毒素(CTX)是一種由霍亂弧菌分泌的蛋白複合物,是霍亂弧菌引起嚴重疾病所必需的。CTX也被認為可以促進這種病原體的傳播,這是因為受感染的個體會排出許多升的腹瀉液,并且每升腹瀉液通常含有超過1011個病原體。不過,在感染期間這種病原體如何在腸道中達到如此高的濃度仍然知之甚少。

    在一項新的研究中,來自美國哈佛醫學院的研究人員發現CTX增加這種病原體生長并誘導一種獨特的霍亂弧菌轉錄組特征,這種轉錄組特征表明存在一種鐵缺乏的腸道生态位(gut niche)。相關研究結果近期發表在Nature期刊上,論文标題為“Cholera toxin promotes pathogen acquisition of host-derived nutrients”。

 

   在感染期間,細菌病原體需要獲取鐵,鐵是生長所必需的一種營養物。哺乳動物宿主中的大多數鐵在血紅素的卟啉結構内以螯合形式存在,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。

   這些研究人員發現隻有當CTX産生時,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優勢。此外,他們還發現CTX誘導的回腸末端毛細血管充血與管腔血紅素的生物利用度增加有關。回腸中CTX誘導的疾病還導緻管腔中長鍊脂肪酸和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)循環酶的霍亂弧菌基因上調。

   對霍亂弧菌的遺傳分析表明這種病原體生長依賴于感染期間血紅素和長鍊脂肪酸的攝取,但僅限于能夠在體内産生CTX的菌株。

   基于上述研究發現,這些研究人員得出結論:CTX誘導的疾病在腸道中形成一種鐵缺乏的代謝生态位,這選擇性地促進霍亂弧菌通過獲取宿主來源的血紅素和脂肪酸來生長。

   參考資料:

Fabian Rivera-Chávez et al. Cholera toxin promotes pathogen acquisition of host-derived nutrients. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1453-3.

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