病原体C. diff——医院相关感染性腹泻最常见的原因——能够利用一种杀死人体肠道常驻微生物的化合物生存和生长，从而在感染的肠道中获得竞争优势。一组研究人员发现C. diff（艰难梭菌）如何将有毒化合物4-硫尿嘧啶（可能来自西兰花等食物）转化为可用营养物质。他们的研究结果增加了对C. diff感染分子驱动因素的理解，并指出了新的治疗策略。
病原体C. diff——医院相关感染性腹泻最常见的原因——能够利用一种杀死人体肠道常驻微生物的化合物生存和生长，从而在感染的肠道中获得竞争优势。
由范德比尔特大学医学中心的研究人员领导的一组团队发现C. diff（艰难梭菌）如何将有毒化合物4-硫尿嘧啶转化为可用营养物质。相关研究成果于3月25日发表在期刊《Cell Host & Microbe》上，这些成果增加了对C. diff感染分子驱动因素的理解，并指出了新的治疗策略。
根据美国疾病控制与预防中心的数据，C. diff每年在美国造成大约50万例感染。增加C. diff感染风险的因素包括抗生素使用、年龄超过65岁以及近期在医院和其他医疗机构的住院经历。
与其他病原体一样，C. diff必须获得营养物质以生存和生长。
“我们想了解C. diff在感染期间需要哪些营养物质，以及你吃的东西如何影响C. diff在你肠道中的食物，”该研究的第一作者、与埃里克·斯卡尔（Eric Skaar）博士、公共卫生硕士合作的研究生马修·穆内克（Matthew Munneke）说，他是厄尔尼斯特·W·古德帕斯特病理学教授和范德比尔特感染、免疫和炎症研究所所长。
该组专注于核苷酸——DNA和RNA的构建块——这是一类尚未很好研究的C. diff营养物质。
研究人员发现C. diff必须获取某种类型的核苷酸（嘧啶）才能引起感染，他们发现了一种酶，命名为TudS（硫尿嘧啶脱硫酶），C. diff利用这种酶从相关化合物4-硫尿嘧啶中回收嘧啶核苷酸尿嘧啶。
他们展示了4-硫尿嘧啶被纳入RNA中，并且对没有TudS酶的肠道常驻微生物是有毒的。然而在C. diff中，TudS对4-硫尿嘧啶进行修饰和脱毒，使其可用作营养物质。研究人员证明，在喂食4-硫尿嘧啶的小鼠中，TudS对C. diff的“适应性”有贡献，并且在一种包含从人类粪便中分离出的细菌群体并添加4-硫尿嘧啶的新型小型生物反应器模型中也是如此。
穆内克表示：“我们认为4-硫尿嘧啶的代谢对C. diff是有利的，因为它作为营养物质来滋养细菌，并且可能抑制邻近细菌，这将为C. diff在肠道环境中提供进一步的竞争优势。”
TudS酶可能代表了治疗C. diff感染的新型治疗靶点。它在许多常驻肠道微生物（或人类细胞）中不存在，因此针对它的抗微生物药物可能有助于保持健康的肠道微生物群，他指出。
研究人员还表明，将C. diff TudS添加到益生菌株大肠杆菌中，减弱了C. diff在体外模型中的适应性优势。
穆内克说：“可以考虑使用含有这种酶的益生菌来减少C. diff在肠道中繁荣的能力并将其驱逐。”
尽管研究人员证明了4-硫尿嘧啶在人体肠道中存在，但该化合物的来源仍不清楚。食用富含十字花科蔬菜（例如羽衣甘蓝和其他绿叶蔬菜、西兰花及花椰菜）的牲畜体内4-硫尿嘧啶的水平升高，它也存在于西兰花中，这表明饮食来源可能有助于4-硫尿嘧啶在人体肠道中的存在。
穆内克表示：“需要更多研究来了解4-硫尿嘧啶的来源，但如果它来自饮食，那可能会为C. diff感染提供饮食干预的依据。”
不过，现在并不是放弃食用十字花科蔬菜的时候。在健康的肠道中，一些常驻微生物含有与TudS相关的酶，并且可能能够将4-硫尿嘧啶转化为营养物质。穆内克表示，这些微生物在C. diff感染的肠道中可能缺失。
《Cell Host & Microbe》论文的其他VUMC作者包括凯瑟琳·谢尔顿（Catherine Shelton）博士、达里安·卡罗尔（Darian Carroll）博士、尼科尔·基尔霍夫（Nicole Kirchoff）博士、马丁·道格拉斯（Martin Douglass）博士、M·韦德·卡尔卡特（M. Wade Calcutt）博士、凯瑟琳·吉布森-科尔利（Katherine Gibson-Corley）兽医学博士、玛丽贝丝·尼科尔森（Maribeth Nicholson）医学博士、公共卫生硕士，以及玛丽安娜·比恩德洛斯（Mariana Byndloss）兽医学博士。佛罗里达大学和贝勒医学院的合作者也参与了这些研究。
该研究得到了全国卫生研究院（R01AI164587，U19AI174999，R01GM070641，T32ES007028，F31AI172352，K23AI156132，U19AI157981）资助。
