一项由范德比尔特健康中心研究人员参与的多机构团队发现，一种肠道病原体能够重塑肠道环境，为其自身定植和致病提供能量。研究显示，肠产毒性脆弱拟杆菌（ETBF）——一种引起腹泻并与结肠炎（结肠炎症）和结直肠癌有关的细菌——利用其产生的毒素重新编程肠道细胞代谢，创造支持其生长的条件。
发表在《细胞》杂志上的这项研究指出了干扰ETBF等病原体生长的新治疗策略。
ETBF如何在肠道中繁盛
"我们的发现表明，致病相关微生物不仅仅是对炎症作出反应——它们可以通过重塑宿主代谢来主动驱动炎症。这为干预提供了新的可能性，例如通过靶向宿主与微生物之间的代谢相互作用来预防或阻断感染性腹泻和结直肠癌等疾病，"该研究的主要通讯作者、病理学、微生物学和免疫学助理教授Wenhan Zhu博士说。
Zhu长期以来一直对病原体如何在竞争激烈的肠道环境中取得成功感兴趣。
"肠道是人体中微生物最密集的环境之一，营养竞争激烈，但某些微生物仍能立足并致病，"他说。
"这些微生物最终是在争夺营养，而炎症和癌症等过程可能是它们改变环境以获取这些资源的方式。"
重新编程代谢的毒素
尽管携带ETBF的人群比例在不同研究中有所差异，但它可以是肠道微生物群的常见成员，并被视为经典厌氧菌，即一种需要低氧条件（如大肠中的条件）才能生存的细菌。
它产生一种与肠道宿主细胞相互作用的毒素，引起炎症并增加氧气和氧化应激——这些条件通常对ETBF等厌氧菌有害。
Zhu及其同事正在探索ETBF如何应对和利用这些条件，以深入了解微生物生理学和宿主-微生物相互作用。在当前的研究中，研究人员在动物模型中展示了：
- ETBF利用其毒素重新编程肠道上皮细胞代谢。
- 这种代谢转变减少了宿主细胞的氧气消耗，增加了肠道中的氧气可用性。
- 尽管ETBF传统上被认为是厌氧菌，但由此产生的环境支持其生长。
- 这些变化还创造了有利于与结直肠癌相关的致病性微生物群落的条件。
挑战关于厌氧菌的假设
"我们最令人惊讶的发现之一是，一种经典的厌氧细菌可以从富氧环境中受益，甚至帮助创造这种环境，"Zhu说。"这挑战了厌氧微生物根本无法耐受氧气的传统观点。"
研究人员还发现，ETBF以意想不到的方式重塑了肠道环境，例如通过驱动上皮细胞增殖以及操纵免疫信号通路和胆汁酸生物学。
他们继续探索ETBF如何改变其环境以成功定植和致病；这些机制在其他微生物和疾病环境中的适用范围有多广；以及这些相互作用是否可以成为治疗靶点。
"最终，我们希望能够确定策略，在这些促进疾病的生态位导致长期病理之前打断它们，"Zhu说。
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