充当肠道致病菌“帮凶”的抗生素

充当肠道致病菌“帮凶”的抗生素

2013-09-04 10:07 来源：生物360责任编辑：李思杰

研究人员表示，一些肠道致病菌可在抗生素给药后引发疾病。抗生素为这些病原体立足开启了大门，然而一直以来对于其确切机制却不是很清楚。近日，斯坦福大学医学院的一项最新研究，有可能帮助找到一些方法对抗抗生素驱动耗竭肠道友好细菌。


    而这项最新研究显示，在给予口服抗生素的第一个 24 小时内，肠道中的碳水化合物利用率达到一个高峰。这一短暂的营养过剩，加上抗生素导致的肠道友好细菌数量减少，使得至少 2 种潜在的致命病原体能够在更为险恶的环境中获得立足之地。

    有人认为，我们的共生友好细菌就像一块草坪，利用流经我们肠道的丰富肥料，来战胜行为不良的致病“杂草”.也有人认为，我们的共生细菌分泌了病原体杀伤性因子。另一种理论认为，我们的内部微生物生态系统遭受破坏在某种程度上损害了我们的免疫反应性。

    研究人员表示，虽然这些假说并没有相互排斥，这项研究工作尤其支持这一说法：即我们的定居微生物通过竞争营养物质抑制了病原体。

    在过去的 10 多年里，人们了解了许多存在于包括人类在内的所有健康动物大肠中复杂微生物生态系统的知识。成千上万的不同细菌菌株居住在这一营养丰富而具挑战性的微环境中，并极好地适应了它，没有这些细菌我们难以生存。它们制造出维生素，为我们的免疫系统提供重要的培训，甚至引导我们的自身组织发育。抗生素会破坏肠道微生物生态系统，尽管在数日内这一生态系统就会开始恢复，但重新达到从前的数量或许要一个月或甚至更长的时间。并且该生态系统似乎还会永久损失一些组成菌株。

    在一个疗程的抗生素治疗开始后不久，这一防御发生动摇，诸如沙门氏菌或艰难梭菌等掠夺性微生物就能够抢占滩头。一旦它们达到足够的数量，这两种侵入者就能够蓄意发动战役，诱导炎症。炎症会损害我们正常肠道生态系统的恢复，但沙门氏菌和艰难梭菌却能在这一条件下旺盛繁殖。

    研究小组对唾液酸和岩藻糖两种特殊的营养物进行了检测。尽管没有像葡萄糖一样广为人知，我们身体中的每个细胞都生成这两种糖类家族成员，它们是我们健康生存的绝对必要条件。它们还存在于肉、蛋类和乳制品中。

    在一系列独立的实验中，研究人员在有多形拟杆菌的实验小鼠体内导入了伤寒沙门氏菌或是艰难梭菌。两种细菌都能引起与抗生素使用相关的严重、潜在致命的疾病。它们都能够利用唾液酸作为能量来源，但却不能分解肠道粘液。科学家在发现艰难梭菌既不能释放岩藻糖，也不能以它为食之后，将研究焦点放到了确定这两种病原菌利用唾液酸的机制上。

    将一个友好菌株和一个致病菌株导入到无菌小鼠肠道中，科学家们证实在这一近似抗生素破坏的肠道微生物系统，在缺乏完整的肠道微生物的情况下唾液酸的水平上升至高水平。在存在这些糖类及缺乏竞争的情况下，两种病原体均能够快速复制。在缺乏成百上千种其他的正常细菌种类的条件下，多形拟杆菌生成了过剩的唾液酸，将它们都留赠给了致病菌。

    当研究人员调查抗生素对具有正常肠道生态系统的小鼠的影响时，他们看到了相同的唾液酸高峰以及致病菌群扩增。如果小鼠不接触病原体，仅用抗生素处理，在抗生素治疗大约3天后随着共生菌开始恢复唾液酸的浓度会恢复到正常水平。

    研究人员表示，肠道中的这些坏细菌利用好细菌释放的营养物质，抗生素造成了这一附带的损伤。抗生素导致我们的友好肠道细菌无意中帮助了这些致病菌。

    分布在肠道上的细胞会分泌出一些粘液。一方面，其覆盖肠内壁形成一个无法渗透的保护屏障阻止居住微生物离开肠道进入到血流中。另一方面，粘液为我们的居住微生物提供了一个如唾液酸和岩藻糖等各种糖类的保障来源，这些微生物可以各种方式利用及关掉这一糖源。例如，它们可以分解这些糖分子，并从中获取能量。

    研究人员表示，我们的肠道菌群极擅长吃粘液。

    在刊登在《Nature》的这项研究中，科学家对无菌环境出生和喂养的小鼠展开了实验。不同于正常小鼠肠中有成百上千的细菌种类，这些小鼠没有细菌。斯坦福大学的研究人员将一种多形拟杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）菌株导入到了这些无菌小鼠体内。多形拟杆菌是居住于人类肠道中，得到广泛研究的一种重要共生微生物。它能够分解人体本身无法消化的多糖如纤维素等，在向宿主提供营养的同时也为自己和肠道中的其他细菌获得食物。

    切下不会作为食物的糖分子看似是在浪费多形拟杆菌的时间。但在正常的肠道中，许多其他的微生物会利用一些工具来消化唾液酸和岩藻糖，生成其他一些多形拟杆菌需要的物质。这是一个交换系统，生态学家们将之称为共生。

    研究人员认为，肠道致病菌按两个步骤引起了疾病。其他一些人已经证实，一旦这些病原体达到充足数量，它们通过触发炎症来清除我们体内的友好微生物。由于病原体自身进化了一些途径来应对这种情况，它们不会受到影响。但首先，它们必须要克服一个关键的障碍，在缺乏炎症的情况下它们尝试诱导炎症，必须在某种程度上达到临界数量。我们的研究表明在一定剂量的抗生素处理后，它们是如何着手行动的。它们利用了遭到破坏的共生微生物留下的糖类的暂时性高峰。

    研究人员表示，或许有一天能够找到一些药物，与抗生素一起给药，抑制我们的友好肠道细菌利用酶来释放肠道粘液中的唾液酸，因而不会出现病原体滋养高峰。另外，一些尤其擅长消化唾液酸的肠道益生菌也可能获得相似的效应。

学习了,谢谢.