艰难梭菌（C. diff）是最常见的医疗相关性腹泻病原体，它能够利用一种能杀死人体肠道内常驻微生物的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。
由范德比尔特大学医学中心领导的研究团队发现了艰难梭菌如何将有毒化合物4-硫尿嘧啶（可能来自西兰花等食物）转化为可用的营养物质。他们的研究结果于3月25日发表在《细胞宿主与微生物》期刊上，增进了对艰难梭菌感染分子驱动因素的理解，并指出了新的治疗策略。
根据美国疾病控制与预防中心的数据，艰难梭菌每年在美国造成约50万例感染。增加艰难梭菌感染风险的因素包括抗生素使用、65岁以上年龄以及最近在医院和其他医疗机构的住院经历。
与其他病原体一样，艰难梭菌必须获取营养才能生存和生长。
“我们感兴趣的是了解艰难梭菌在感染期间所需的营养物质，以及你所吃的食物如何影响艰难梭菌在你肠道中的营养获取，”该研究的第一作者、与埃里克·斯卡尔博士（Eric Skaar，PhD, MPH）合作的研究生马修·穆内克（Matthew Munneke）说。埃里克·斯卡尔博士是病理学恩斯特·W·古德帕斯特教授，同时也是范德比尔特感染、免疫和炎症研究所的主任。
研究小组专注于核苷酸——DNA和RNA的构建块——这是一种在艰难梭菌中尚未得到充分研究的营养物质类别。
研究人员发现，艰难梭菌必须获取某种类型的核苷酸（嘧啶）才能引起感染，并且他们发现了一种酶，将其命名为TudS（硫尿嘧啶脱硫酶），艰难梭菌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。
他们展示了4-硫尿嘧啶被整合到RNA中，并对没有TudS酶的肠道常驻微生物有毒。然而，在艰难梭菌中，TudS酶会修饰并解毒4-硫尿嘧啶，使其成为可利用的营养物质。研究人员证明，TudS酶在喂食4-硫尿嘧啶的小鼠以及一种含有从人类粪便中分离出的细菌群落并添加了4-硫尿嘧啶的新颖微型生物反应器模型中，对艰难梭菌的适应性有贡献。
“我们认为4-硫尿嘧啶代谢对艰难梭菌有益，因为它可以作为营养物质为细菌提供燃料，而且它还可能抑制邻近细菌，这会使艰难梭菌在肠道环境中进一步获得竞争优势。”第一作者马修·穆内克说。
TudS酶可能代表一种新的治疗靶点，用于治疗艰难梭菌感染。许多肠道常驻微生物（或人类细胞）中不存在这种酶，因此针对它的抗菌药物可能会帮助保留健康的肠道微生物群，他指出。
研究人员还展示了将艰难梭菌的TudS酶添加到益生菌大肠杆菌株中，可以在体外模型中削弱艰难梭菌的优势。
“可能可以通过使用带有这种酶的益生菌来减弱艰难梭菌在肠道中的生存能力，并将其挤出肠道，”穆内克说。
尽管研究人员展示了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-硫尿嘧啶水平升高，而西兰花中也存在这种化合物，这表明饮食来源可能对4-硫尿嘧啶在人体肠道中的存在有贡献。
“需要更多的研究来了解4-硫尿嘧啶的来源，但如果它来自饮食，这可能会为艰难梭菌感染的饮食干预提供信息，”穆内克说。
不过，现在还不必放弃食用十字花科蔬菜。在健康的肠道中，一些常驻微生物含有与TudS相关的酶，并且可能将4-硫尿嘧啶转化为营养物质。这些微生物可能在艰难梭菌感染的肠道中缺失，穆内克说。
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