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一场大计划正在你肠道酝酿……《自然》发现它们没你想得老实

学术经纬 学术经纬 2022-09-09
▎药明康德内容团队编辑 


此时此刻,我们的肠道内有无数肠道菌正在繁衍生息,每个人因为生活习惯、饮食等的不同,肠道菌的组成结构会具有各自的特点。

不过就算各种肠道菌的占比有差异,但它们有一点可能是相同的,这些微生物或许并不甘心世世代代只生活在肠道里面。

就像生活在外界的细菌一样,在肠道这个微小的社会中,细菌每时每刻都在演化出新的特征,它们也想尝试居住到肠道之外的地方。这种行为对细菌来说无可厚非,但对人类却具有风险。

图片来源:123RF

细菌的脱逃往往会伴随慢性炎症的发生,而肠道失去对微生物的控制,导致微生物过度渗透也被称作“肠漏”,会给其他器官的健康造成一定风险。

为了看清楚细菌在肠道中可能真实发生的情况,耶鲁大学的科学家选取小鼠开展了一项特殊实验,他们将鹑鸡肠球菌(Enterococcus gallinarum)引入了一批无菌小鼠肠道内,这种细菌约占人体肠道微生物总量的6%。


在接下来的3个月,研究者对实验小鼠进行了连续观察和检测,他们定期会获取细菌进行特征分析。可以确定的是,一段时间后,鹑鸡肠球菌已经分化成了两种类别,第一种与最初定植在肠道中的没有什么区别,而第二种明显具备了一些特殊的DNA突变,这些改变让它们成功地迁徙到了小肠黏膜内层

而更意外的是,他们在小鼠的淋巴结和肝脏都检测到了存活的鹑鸡肠球菌,这足以说明脱离了肠道的环境,肠道菌仍然具备生存能力

▲在无菌小鼠肠道一段时间后,鹑鸡肠球菌开始呈现出两种类型(图片来源:参考资料[2])


早在2018年,《科学》的一篇论文就发现,一些自身免疫病患者的肝脏组织居然也存在鹑鸡肠球菌,而在健康人群中,鹑鸡肠球菌却只会存在于肠道中。

现在看来,这些突破肠道的细菌应该在某些患者体内通过演化获得了特殊能力,脱离了原本的环境。

而在新研究中,作者还观察到,逃离了肠道的鹑鸡肠球菌之所以能存活,是因为它们似乎具备了特殊的隐藏能力,小鼠的免疫系统对进入其他器官的鹑鸡肠球菌选择了视而不见,并不会发动攻击清除这些细菌

▲出现在肝脏中的鹑鸡肠球菌不会被免疫系统攻击,细胞壁也出现了结构变化(图片来源:参考资料[1])


免疫系统手下留情,细菌就会不断引起炎症反应,而恰好这些反应和自身免疫疾病具备联系。“我们认为,这种非致病菌比较容易在个体间传播,而细菌在新个体中又会重新发生演化,”研究的主要作者,免疫学家Noah Palm博士表示。

对人类来说,脱逃的细菌会是麻烦,但对整个微生物组来说,却留下了一个空间来供其他微生物生长和演化。研究者认为正是dhishik这种“宿主内的演化”形式帮助了微生物适应人体。

研究者指出,你的肠道菌群越丰富,留给突变菌壮大的机会就越小,因为大家都挤在一个环境里,即使细菌发生突变,它们也很难争夺生存空间发展壮大。

不过,它们永远都在等待机会离开,“这些细菌天生就提前准备在肠道以外的生活,”Palm博士表示。

参考资料:

[1] Gut Bacteria Could Be Evolving Inside Us to Escape The Intestine. Retrieved August 15, 2022 from https://www.sciencealert.com/gut-bacteria-could-be-evolving-inside-us-to-escape-the-intestine

[2] Yang, Y., Nguyen, M., Khetrapal, V. et al. Within-host evolution of a gut pathobiont facilitates liver translocation. Nature 607, 563–570 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04949-x

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