Nature发现了一种独特的细菌菌株组合，可以治疗耐抗生素的肠道感染

耐抗生素细菌感染常见于慢性炎症性肠道疾病患者，如炎症性肠病患者，以及长期服用抗生素的患者。革兰氏阴性菌，如肠杆菌科，是这些感染的常见原因，治疗选择很少。粪便微生物群移植已经显示出遏制这些感染的希望，但它们的成分因批次而异，并不总是成功的。

东京庆应义塾大学医学院、麻省理工学院博德研究所和哈佛大学的研究人员从健康人的粪便中分离出18种细菌菌株，这可能是一种更有效的治疗方法。研究小组发现，这些菌株通过与有害细菌争夺碳水化合物并阻止它们在肠道内定植，抑制了肠杆菌科的生长，减轻了小鼠肠道中的炎症。

今天发表在《自然》杂志上的这一发现，可能会导致一种微生物移植的发展，这种移植可以以更有针对性的方式控制耐抗生素细菌，而且比目前的治疗方法副作用更少。

“尽管进行了20年的微生物组研究，但我们才刚刚开始了解如何定义肠道微生物组的健康促进特征，”布罗德大学的计算博士后研究员、该论文的共同第一作者Marie-Madlen Pust说。

“挑战的一部分是每个人的微生物群都是独一无二的。这种合作使我们能够从功能上表征这些细菌用于减少病原体负荷和肠道炎症的不同作用机制，”她说。

“微生物组研究通常包括分析基因序列的集合，而不了解每个基因的作用或为什么某些微生物是有益的，试图揭示这种功能是下一个前沿，这是弄清楚微生物代谢物如何影响健康和炎症的良好的第一步。”该研究的资深作者之一、博德大学核心研究所成员Ramnik Xavier说。

庆应义塾大学医学院的Kenya Honda是这项研究的资深作者之一。在这项工作中，Honda实验室使用专门的培养技术和动物模型来分析细菌感染，而Xavier实验室开发了软件来分析未知的微生物代谢物。

细菌的平衡

耐抗生素肠杆菌科，如大肠杆菌和克雷伯氏菌，在医院里很常见，它们可以在病人的肠道中增殖，导致难以治疗的危险的全身感染。一些研究表明，肠杆菌科也会使肠道炎症和其他微生物的感染永久化。Honda, Xavier和他们的同事想要了解粪便微生物群移植中哪些特定的细菌可以帮助保护肠道微生物群免受肠杆菌科的侵害。本田的研究小组从五位健康捐赠者的粪便样本中分离出大约40株细菌，并用它们来治疗感染了大肠杆菌或克雷伯氏菌的小鼠。他们测试了不同的菌株组合，并确定了一组18株菌株，它们对肠杆菌科的抑制作用最大。

庆应义塾大学的研究人员发现，在用18种有益菌株治疗的感染克雷伯菌的小鼠中，克雷伯菌改变了与碳水化合物摄取和代谢有关的基因的表达。这包括下调葡萄糖酸激酶和转运基因，表明肠道微生物之间对营养物质的竞争加剧。

Xavier的团队想要研究患有和没有肠道炎症的患者的样本。他们与Broad代谢组学平台合作，该平台由高级主任和研究合著者Clary Clish领导，他们分析了患有溃疡性结肠炎的儿科患者的样本，寻找肠道微生物和粪便葡萄糖酸盐水平的替代葡萄糖酸盐途径基因的存在。他们发现，在患有持续炎症的儿科患者样本中，高水平的葡萄糖酸盐与消耗更多葡萄糖酸盐的肠杆菌科细菌有关，这表明高水平的钙保护蛋白。

总之，这些发现表明肠杆菌科将葡萄糖酸盐作为一种关键的营养物质处理，并有助于患者的炎症。但是，当肠道微生物群包括18种有益菌株时，它们可能会与肠杆菌科细菌争夺葡萄糖酸盐和其他营养来源，从而限制有害细菌的繁殖。

这18种菌株也没有破坏来自克罗恩病和溃疡性结肠炎患者肠道微生物的动物体内其他健康细菌的生长，进一步强调了它们的治疗前景。

虽然还需要做更多的工作来阐明不同细菌相互竞争的确切机制，但这些发现表明，微生物疗法可以用来调整肠道生态，抑制有害细菌感染，而且副作用比典型的抗生素治疗要少。

与此同时，该团队的目标是揭示导致肠道健康和炎症的未知代谢物的身份和功能。