研究人员发现了一种新的生物电机制，使病原体如沙门氏菌能够找到肠道内的入侵点，从而使其得以侵入并引发感染。
有害细菌是如何找到进入身体导致感染的途径的？
这是传染病和微生物学专家们提出的一个关键问题。像沙门氏菌这样的病原体在肠道复杂的环境中穿梭，其中有益微生物和免疫细胞数量庞大。然而，它们能够找到肠道中易受攻击的区域，从而便于进入身体。
加州大学戴维斯分校健康中心的研究团队确定了这些病原体用于定位这些开口的独特生物电机制。他们的研究结果今天发表在《自然微生物学》期刊上。
**病原体突破肠道屏障**
每年在美国，沙门氏菌导致大约135万人生病，420人死亡。要感染一个人，这种病原体必须突破肠道衬里。
“在摄入之后，沙门氏菌到达肠道，在这里，它们要与超过100万亿的有益细菌（称为共生菌）抗衡。它们面临的 Odds 是一百万分之一！”研究的主要作者、加州大学戴维斯分校内科、眼科、视觉科学和皮肤科的研究科学家孙耀辉说道。
为了探索沙门氏菌在肠道内的导航方式，研究人员监测了沙门氏菌一种株 T yphimurium的运动情况，并将其与一种无害的大肠杆菌进行比较。
**理解复杂的肠道环境**
肠道的结构非常复杂，由绒毛上皮和滤泡相关上皮（FAE）组成。绒毛上皮由具有突起的吸收细胞（肠细胞）组成，这些突起增强了营养物质的吸收。
相反，FAE包含的M细胞位于被称为佩尔 patches的淋巴组织小群体上方。这些M细胞负责采样抗原，作为免疫系统对微生物和饮食物质的前线防御。
**研究结果**
在使用小鼠模型的实验中，观察到沙门氏菌能检测到FAE中的电信号。它们向肠道的这一部分迁移，识别出进入的开口。对此电场的反应移动被称为电动趋向或电趋向。
“我们的研究表明，这个‘入侵点’的电场是沙门氏菌利用通过的，”研究的高级作者、加州大学戴维斯分校眼科和皮肤科教授暨再生医药研究所的研究员赵敏说道。
研究结果还表明，大肠杆菌和沙门氏菌对生物电场的反应不同，对相同的电信号表现出相反的反应。大肠杆菌聚集在绒毛旁边，而沙门氏菌则被吸引到FAE附近。
研究发现电流在肠道中循环，进入吸收绒毛并通过FAE排出。
“重要的是，肠道上皮中的生物电场为沙门氏菌提供了条件，使其定位到FAE，这对大肠杆菌来说不太有利，”孙解释道。“看起来沙门氏菌把FAE作为侵入宿主和触发感染的通道。”
之前的研究表明细菌使用化学趋向进行导航。化学趋向涉及细菌感知化学梯度以向特定物质移动或远离。然而，这项新研究表明沙门氏菌向FAE的电动趋向并不是通过典型的化学趋向路径发生的。
“我们的发现为沙门氏菌如何靶向肠道上皮提供了另一种或额外的机制，”赵指出。
**可能与IBD和其他肠道疾病的联系**
这项研究可能为复杂的慢性疾病（如炎性肠病(IBD)）提供新见解。
“这个机制是病原体与人体之间新型‘军备竞赛’的一个例子，可能对其他细菌感染以及预防和治疗的途径产生影响，”赵说道。“IBD被认为源自对有益细菌的过度和异常免疫反应。确定倾向于IBD的患者是否在其肠道上皮中表现出不规律的生物电活动将是很有趣的。”
本研究的共同作者还包括来自加州大学戴维斯分校健康中心的费尔南多·费雷拉、布赖恩·里德、朱侃、马利、布里安娜·M·扬和蕾妮·M·特索利斯。其他共同作者包括凯瑟琳·E·哈根和亚历克斯·莫吉尔。
