一项新的研究表明，霍乱弧菌（Vibrio cholerae）通过刺激免疫细胞触发肠道收缩，这一发现有助于了解其在疾病和肠道健康中的作用。
研究人员探讨了霍乱弧菌如何通过激活免疫系统导致剧烈的肠道收缩，这可能为理解炎症性肠病等消化系统疾病提供新的见解。他们的发现观察到斑马鱼中增强的肌肉活动，这也有助于更广泛地理解肠道健康中免疫系统和神经系统的相互作用。
了解肠道对细菌感染的反应
食用有问题的海鲜或饮用受污染的水可能会引入有害细菌，这些细菌会推动你的消化系统进入过度活跃状态。这会引发肠道的剧烈痉挛和收缩，迅速排出所有内容物——无论是细菌还是废物。
俄勒冈大学的研究人员揭开了霍乱弧菌如何通过激活免疫系统引起这些痛苦的肠道收缩的机制。他们的发现还揭示了肠道清除有害入侵者的一种更广泛的机制，为慢性疾病如炎症性肠病提供了潜在的见解。
霍乱弧菌的研究成果
“这不是霍乱弧菌的某种特定恶意行为，”俄勒冈大学微生物学家凯伦·吉勒敏（Karen Guillemin）说，她与生物物理学家拉古·帕塔萨拉提（Raghu Parthasarathy）合作进行了这项研究。“肠道是一个系统，当有损伤时，默认的反应就是冲洗。”
该研究最近发表在《mBio》杂志上，由现已毕业的博士生朱莉娅·吴（Julia Ngo）领导，她在吉勒敏和帕塔萨拉提的实验室工作。
霍乱弧菌最著名的是引起霍乱，这是一种每年感染数百万人的严重疾病，通常通过受污染的水传播。相关霍乱弧菌属物种经常与贝类食物中毒有关。
免疫细胞（洋红色）和表达免疫刺激报告基因的细胞（青色），在活斑马鱼幼虫中进行3D成像。这些细胞非常活跃，在实验中，我们发现它们因细菌引起的组织损伤而重新定位，从而触发强烈的肠道收缩。图中从左到右为管状肠道。上方为围绕身体排列的感觉器官周围的细胞簇。图片来源：帕塔萨拉提实验室和吉勒敏实验室
揭示肠道收缩的机制
在之前的工作中，帕塔萨拉提的实验室已经证明，霍乱弧菌细菌增强了斑马鱼肠道收缩的强度。这些透明的幼鱼是研究肠道微生物动态的强大工具，因为科学家可以实时观察发生的情况。
研究团队将这种效应归因于霍乱弧菌表面的一种剑状附肢，这种附肢通常用作对抗其他微生物的武器。解除细菌的武装可以平息肠道收缩——但他们不确定具体原因和机制。
免疫反应与肠道健康
他们在新研究中发现的关键是一种称为巨噬细胞的免疫细胞。
通常情况下，巨噬细胞会抑制肠道神经元的活动，使它们保持冷静，从而让肠道内容物以正常速度移动。但当细菌引起组织损伤时，巨噬细胞会离开岗位，聚集到受损部位，导致神经元失去控制。没有巨噬细胞的抑制，神经元会过度活跃，触发强烈的收缩。
“这些细胞的动态真是令人惊叹，巨噬细胞在鱼体内飞速移动，神经元和肌肉脉动着活动，”帕塔萨拉提指出。“如果没有能力在活体动物中观察这些现象，追踪细胞并测量肠道收缩，我们无法得出这些结论。”
这些增强的肠道收缩对宿主（无论是斑马鱼还是人类）都是有益的。
“如果巨噬细胞需要处理损伤，那么神经元变得疯狂并把所有东西推出肠道是有道理的，”吉勒敏说。“如果肠道中有造成损伤的东西，你希望把它赶出去。”
肠道冲洗可能对细菌也有益，使它们快速获得新的宿主。但吉勒敏警告不要赋予微生物过多的能动性。霍乱弧菌对抗其他细菌的武器也触发了这种强烈的肠道反应，这可能不是一种精细的适应，而是巧合。
该研究还强调了免疫系统和神经系统之间的交流在肠道健康中可能被低估的作用，帕塔萨拉提建议。了解微生物如何影响这种交流可能为科学家提供对一系列令人困惑的疾病的新的见解。
参考文献：“霍乱弧菌第六型分泌系统诱导肠道巨噬细胞重新分布和增强肠道运动”由朱莉娅·吴（Julia S. Ngo）、皮尤什·阿米塔布（Piyush Amitabh）、乔纳·索科洛夫（Jonah G. Sokoloff）、卡尔文·特林（Calvin Trinh）、特拉维斯·威尔斯（Travis J. Wiles）、凯伦·吉勒敏（Karen Guillemin）和拉古·帕塔萨拉提（Raghuveer Parthasarathy）撰写，2024年11月22日，《mBio》。
DOI: 10.1128/mbio.02419-24
这项工作得到了美国国家科学基金会和美国国立卫生研究院的支持。
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