科学家鉴定出18种可治疗抗生素耐药性肠道感染的细菌菌株

抗生素耐药性细菌感染通常发生在患有慢性炎症性肠道疾病(如炎症性肠病)的患者以及长期服用抗生素的患者中。革兰氏阴性细菌(如肠杆菌科细菌)是这些感染的常见原因，并且几乎没有治疗方法。粪便微生物群移植已显示出抑制其中一些感染的希望，但其成分因批次而异，而且并不总是成功。

东京庆应义塾大学医学院和麻省理工学院与哈佛大学布罗德研究所的研究人员从健康人的粪便中分离出18种细菌菌株，这些菌株可能是一种更有效的治疗方法。研究小组发现，这些菌株通过与有害细菌竞争碳水化合物并阻止它们在肠道中定植，抑制了肠杆菌科细菌的生长并减轻了小鼠肠道中的炎症。

该研究结果发表在今天的《自然》杂志上，它可能导致一种微生物移植技术的开发，这种技术可以更有针对性地治疗抗生素耐药性细菌，而且比目前的治疗方法副作用更少。

“尽管我们已经进行了二十年的微生物组研究，但我们才刚刚开始了解如何定义肠道微生物组的健康促进特征，”布罗德大学计算博士后研究员、该论文的共同第一作者Marie-MadlenPust说。

“挑战的一部分在于每个人的微生物组都是独一无二的。这种合作努力使我们能够从功能上描述这些细菌用于减少病原体负荷和肠道炎症的不同作用机制，”她说。

“微生物组研究通常包括分析基因序列集合，而不了解每个基因的作用或某些微生物为何有益，”这项研究的共同资深作者、布罗德研究所核心成员RamnikXavier说。“试图揭示这种功能是下一个前沿，这是弄清楚微生物代谢物如何影响健康和炎症的第一步。”

Pust在Xavier的实验室工作，后者是该实验室传染病和微生物组项目的联合主任。Xavier是哈佛医学院的KurtJ.Isselbacher医学教授、麻省总医院(MGH)计算与整合生物学中心主任、麻省理工学院微生物组信息学和治疗学中心的联合主任。

庆应义塾大学医学院的KenyaHonda是这项研究的共同资深作者。庆应义塾大学的研究人员MunehiroFuruichi、TakaakiKawaguchi和KeikoYasuma-Mitobe是共同第一作者。在这项研究中，Honda实验室使用专门的培养技术和动物模型来分析细菌感染，而Xavier实验室开发了软件来分析未知的微生物代谢物。

细菌平衡

抗生素耐药性肠杆菌科细菌(例如大肠杆菌和克雷伯氏菌)在医院中很常见，它们可以在患者肠道中繁殖并引起难以治疗的危险全身感染。一些研究表明，肠杆菌科细菌还会加剧肠道炎症和其他微生物感染。

Honda、Xavier和他们的同事想要了解粪便微生物群移植中的哪些特定细菌可以帮助保护肠道微生物群免受肠杆菌科细菌的侵害。Honda的团队从五名健康捐赠者的每个粪便样本中分离出大约40种细菌菌株，并用它们治疗感染大肠杆菌或克雷伯氏菌的小鼠。他们测试了不同的菌株组合，并确定了一组对肠杆菌科细菌抑制效果最强的18种菌株。

庆应义塾大学的研究人员发现，在用18种有益菌株治疗的克雷伯氏菌感染小鼠中，克雷伯氏菌改变了与碳水化合物吸收和代谢有关的基因表达。这包括下调葡萄糖酸激酶和转运蛋白基因——这表明肠道微生物对营养物质的竞争加剧。

Xavier团队希望研究患有和不患有肠道炎症的患者的样本。他们与Broad的代谢组学平台合作，分析了患有溃疡性结肠炎的儿科患者的样本，该平台由高级主管兼研究合著者ClaryClish领导，旨在寻找肠道微生物的替代葡萄糖酸途径基因和粪便葡萄糖酸水平。他们发现，在患有持续炎症的儿科患者样本中，葡萄糖酸水平较高与消耗葡萄糖酸的肠杆菌科细菌较多有关，钙卫蛋白水平较高表明这种情况。

总之，研究结果表明，肠杆菌科细菌将葡萄糖酸盐作为关键营养物质进行处理，并导致患者发炎。但当肠道微生物群包含18种有益菌株时，它们可能会与肠杆菌科细菌竞争葡萄糖酸盐和其他营养来源，从而限制有害细菌的增殖。

这18种菌株也不会破坏克罗恩氏病和溃疡性结肠炎患者肠道微生物所在的动物体内其他健康细菌的生长，进一步凸显了它们的治疗前景。

尽管还需要开展更多的研究来阐明不同细菌相互竞争的确切机制，但研究结果表明，微生物疗法可用于调整肠道生态并抑制有害细菌感染，而且比典型的抗生素治疗副作用更少。

与此同时，该团队致力于揭示有助于肠道健康和炎症的未知代谢物的身份和功能。