腸道微生物組在腸出血性大腸桿菌感染中的作用.pdf

1、哺乳動物腸道定植有數(shù)以萬計(jì)的微生物，其中大部分是與宿主共同進(jìn)化的細(xì)菌，兩者形成了共生關(guān)系。這些位于宿主體表及體內(nèi)的微生物群體被稱為微生物組。保護(hù)宿主腸道、抵御外源病原菌及內(nèi)源條件致病菌的定植，是腸道微生物組的主要功能。它們發(fā)揮作用是通過與病原菌競爭有限的營養(yǎng)和調(diào)控宿主免疫應(yīng)答等途徑實(shí)現(xiàn)。正常微生物群落遭到破壞會導(dǎo)致病原菌感染、有害微生物過度增殖及炎癥性疾病發(fā)生的風(fēng)險增加。探索微生物組、病原菌及宿主之間的相互作用有助于疾病新機(jī)制、腸道感染

2、性疾病預(yù)防與治療新方法的發(fā)掘。鑒于此，越來越多的研究者以其為靶點(diǎn)，試圖尋找針對腸道疾病的新型治療方法。目前，糞便移植療法雖已在腸出血性大腸桿菌（enterohemorrhagic Escherichia coli，EHEC）感染治療中取得較好效果，但該法存在較多弊端，為了尋找更安全有效的治療方法，本實(shí)驗(yàn)嘗試挖掘腸道微生物來源及宿主來源的小分子化合物，以期替代腸道微生物組用于治療EHEC感染。實(shí)驗(yàn)從2個層次展開：首先，篩選與EHEC感染相

3、關(guān)的腸道細(xì)菌；其次，篩選與EHEC感染相關(guān)的腸道代謝物。
　　一、與EHEC感染相關(guān)的腸道細(xì)菌篩選
　　實(shí)驗(yàn)中選取了萬古霉素和鏈霉素對小鼠進(jìn)行預(yù)處理，以檢測不同微生物組分對小鼠抗EHEC感染的影響，結(jié)果顯示前者的死亡率、體重變化、糞便EHEC載量、血清志賀毒素水平等指標(biāo)與對照組（無抗生素處理）的差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，而后者的死亡率、糞便EHEC載量、血清志賀毒素水平均顯著高于對照組(P<0.05)，表明腸道中萬

4、古霉素敏感菌株缺失不會增加小鼠的易感性，而鏈霉素敏感菌株缺失則會顯著增加小鼠易感性。為細(xì)化這一結(jié)果，提取了小鼠糞便微生物基因組進(jìn)行16S rDNA測序并注釋了其中所含細(xì)菌種屬。微生物多樣性分析表明這2種抗生素處理后，小鼠糞便微生物物種多樣性顯著降低；在門水平上，對照組與萬古霉素處理組樣本微生物物種在Deferribacteres、 Proteobacteria、Tenericutes的分布有一定交叉，但這2組樣本與鏈霉素處理組樣本微生物

5、物種分布幾乎無交叉；在種屬水平上，萬古霉素處理組小鼠糞便微生物中vadinBB60科未培養(yǎng)細(xì)菌屬、Alloprevotella屬細(xì)菌、Parasutterella屬細(xì)菌相對豐度增加，S24-7科未培養(yǎng)細(xì)菌屬、Bacteroides屬細(xì)菌相對豐度降低，而鏈霉素處理組小鼠糞便微生物這5個屬細(xì)菌的相對豐度變化趨勢相反，提示前三者相對豐度增加同時后兩者相對豐度降低有利于宿主防御EHEC感染，反之，則有利于EHEC感染宿主。
　　二、與EH

6、EC感染相關(guān)的腸道代謝物篩選
　　在確定目標(biāo)種屬后，嘗試從代謝組學(xué)角度尋找線索：提取對照組、萬古霉素處理組、鏈霉素處理組小鼠的結(jié)腸內(nèi)容物并對其中水溶性小分子化合物進(jìn)行了定性定量分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2個實(shí)驗(yàn)組中多種化合物的含量較對照組存在顯著差異。其中，鏈霉素組Galactonate、Urea、Choline、Sucrose的含量較對照組顯著增加，Glycine、Uracil、Fucose、Hypoxanthine的含量較對照組顯著下降，

7、而萬古霉素組這8種化合物的含量與對照組無顯著差異；鏈霉素組與萬古霉素組Ethanol的含量均較對照組顯著增加，但前者（S/N=4.12，P=0.009）增幅高于后者（V/N=2.32，P=0.012）；鏈霉素組與萬古霉素組Acetate、Butyrate、Alanine、Propionate的含量均較對照組顯著下降，但前者降幅均高于后者。其他研究者的實(shí)驗(yàn)成果[40-50]表明Fucose、Acetate、Butyrate有利于宿主防御E

8、HEC感染，而Propionate在此過程中未發(fā)揮重要作用。據(jù)此提出：Ethanol、Galactonate、Choline、Urea、Sucrose的含量增加，同時Acetate、Butyrate、Propionate、Alanine、Glycine、Fucose、Uracil、Hypoxanthine的含量降低，導(dǎo)致宿主對EHEC易感性增加。
　　綜上，本研究采用EHEC感染BALB/c小鼠模型，通過糞便微生物多樣性分析及腸道

9、內(nèi)容物代謝組分析，初步確定了一些與EHEC感染相關(guān)的細(xì)菌科屬（Alloprevotella、Parasutterella、vadinBB60、S24-7、Bacteroides）及可能發(fā)揮重要作用的多種小分子代謝物（Ethanol、Galactonate、Choline、Urea、Sucrose、Acetate、Butyrate、Propionate、Alanine、Glycine、Fucose、Uracil、Hypoxanthine）