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Nature:揭示霍乱弧菌如何在宿主肠道中疯狂生长

作者: 发布时间:2019-08-27 13:04

  霍乱弧菌是霍乱的致病因子,可导致潜在致命性的肠道细菌感染。霍乱毒素(CTX)是一种由霍乱弧菌分泌的蛋白复合物,是霍乱弧菌引起严重疾病所必需的。CTX也被认为可以促进这种病原体的传播,这是因为受感染的个体会排出许多升的腹泻液,并且每升腹泻液通常含有超过1011个病原体。不过,在感染期间这种病原体如何在肠道中达到如此高的浓度仍然知之甚少。

  在一项新的研究中,来自美国哈佛医学院的研究人员发现CTX增加这种病原体生长并诱导一种独特的霍乱弧菌转录组特征,这种转录组特征表明存在一种铁缺乏的肠道生态位(gut niche)。相关研究结果近期发表在Nature期刊上,论文标题为“Cholera toxin promotes pathogen acquisition of host-derived nutrients”。

  在感染期间,细菌病原体需要获取铁,铁是生长所必需的一种营养物。哺乳动物宿主中的大多数铁在血红素的卟啉结构内以螯合形式存在,并且使用血红素作为铁源的能力是由霍乱弧菌遗传编码的。

  这些研究人员发现只有当CTX产生时,能够通过血红素和弧菌素(vibriobactin)让霍乱弧菌获得铁的基因才能赋予这种病原体生长优势。此外,他们还发现CTX诱导的回肠末端毛细血管充血与管腔血红素的生物利用度增加有关。回肠中CTX诱导的疾病还导致管腔中长链脂肪酸和L-乳酸代谢物的浓度增加,以及编码含有铁硫簇的三羧酸(TCA)循环酶的霍乱弧菌基因上调。

  对霍乱弧菌的遗传分析表明这种病原体生长依赖于感染期间血红素和长链脂肪酸的摄取,但仅限于能够在体内产生CTX的菌株。

  基于上述研究发现,这些研究人员得出结论:CTX诱导的疾病在肠道中形成一种铁缺乏的代谢生态位,这选择性地促进霍乱弧菌通过获取宿主来源的血红素和脂肪酸来生长。

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