范德比尔特大学医学中心的研究团队发现，导致医疗相关性腹泻最常见的病原体——艰难梭菌（Clostridioides difficile, C. diff）能够利用一种杀死人体肠道内常驻微生物的有毒化合物来生存和生长，从而在受感染的肠道中获得竞争优势。
研究团队发现了C. diff如何将来自食物如西兰花中的有毒化合物4-硫尿嘧啶转化为可用的营养物质。他们的研究成果于3月25日发表在《细胞宿主与微生物》期刊上，增进了对C. diff感染分子机制的理解，并指出了一些新的治疗策略。
根据美国疾病控制与预防中心的数据，C. diff每年在美国引起约50万例感染。增加C. diff感染风险的因素包括抗生素使用、65岁以上年龄以及近期住院或入住其他医疗机构。
与其他病原体一样，C. diff必须获取营养物质才能生存和生长。
“我们感兴趣的是了解C. diff在感染过程中所需的营养物质，以及你的饮食如何影响C. diff在你肠道内的营养来源，”该研究的第一作者马修·芒内克说，他是埃里克·斯卡博士（Eric Skaar）实验室的研究生，埃里克·斯卡博士是病理学教授兼范德比尔特感染、免疫与炎症研究所所长。
研究小组专注于核苷酸——DNA和RNA的构建块，这是C. diff尚未被充分研究的一类营养物质。
研究人员发现，C. diff必须获取某种类型的核苷酸（嘧啶）才能引发感染，并且他们发现了一种名为TudS（硫尿嘧啶脱硫酶）的酶，C. diff利用这种酶从相关化合物4-硫尿嘧啶中回收嘧啶核苷酸尿嘧啶。
他们表明，4-硫尿嘧啶会结合到RNA中并对没有TudS酶的肠道常驻微生物产生毒性。然而，在C. diff中，TudS酶会修饰并解毒4-硫尿嘧啶，使其成为可用的营养物质。研究人员通过喂食4-硫尿嘧啶的小鼠实验和一个包含从人类粪便中分离出的细菌群落的新型MiniBioreactor模型证明，TudS有助于C. diff的适应性。
芒内克说：“我们认为4-硫尿嘧啶代谢对C. diff有益，因为它既可作为营养物质供细菌利用，也可能抑制邻近细菌，从而进一步增强C. diff在肠道环境中的竞争优势。”
TudS酶可能代表一种新的治疗C. diff感染的靶点。许多肠道常驻微生物（或人体细胞）中不存在这种酶，因此针对这种酶的抗菌药物可能会帮助保留健康的肠道微生物群。
研究人员还表明，在体外模型中，将C. diff的TudS添加到益生菌大肠杆菌株中可以削弱C. diff的适应性优势。
芒内克说：“可能可以通过使用含有这种酶的益生菌来减弱C. diff在肠道中的生长能力，从而将其排出。”
尽管研究人员已经证明4-硫尿嘧啶存在于人体肠道中，但其来源尚不清楚。食用富含十字花科蔬菜（如羽衣甘蓝、其他绿叶蔬菜、西兰花和花椰菜）的牲畜体内4-硫尿嘧啶水平较高，这表明饮食可能是4-硫尿嘧啶在人体肠道中的来源之一。
芒内克说：“需要进一步研究以确定4-硫尿嘧啶的来源，但如果它来自饮食，那么这可能为C. diff感染提供饮食干预的信息。”
不过现在还不需要放弃吃十字花科蔬菜。在健康的肠道中，一些常驻微生物含有与TudS相关的酶，可以将4-硫尿嘧啶转化为营养物质。这些微生物可能在C. diff感染的肠道中缺失，芒内克补充道。
论文的其他作者包括凯瑟琳·谢尔顿博士、达里安·卡罗尔博士、妮可·基尔乔夫博士、马丁·道格拉斯博士、M.韦德·卡尔卡特博士、凯瑟琳·吉布森-科尔利博士、玛丽贝丝·尼科尔森博士和玛丽安娜·宾德罗斯博士。佛罗里达大学和贝勒医学院的研究人员也为这项研究做出了贡献。
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