研究人员成功从健康个体的粪便中分离出18种细菌菌株，显示出作为治疗抗生素耐药性肠道感染的潜在更有效治疗方法的前景。研究小组发现，这些菌株能够通过与有害细菌竞争碳水化合物，从而阻止其在小鼠肠道内定殖，抑制肠道内肠杆菌科细菌的生长并减少炎症。这些结果可能为为患者创建一种靶向微生物移植开辟道路，提供比现有抗击抗生素耐药细菌的治疗更安全的替代方案。
患有慢性炎症性肠道疾病，如炎症性肠病的患者，或那些经过长期抗生素治疗的患者，常常面临抗生素耐药性细菌感染。这些感染的普遍原因是革兰氏阴性细菌，如肠杆菌科，其治疗选择有限。尽管粪便微生物移植在解决其中一些感染方面显示出潜力，但其有效性可能因组成的差异而有很大变化。
来自东京庆应义塾大学医学部和麻省理工学院与哈佛大学的Broad学院的科学家发现了来自健康个体的18种细菌菌株，这些菌株可以作为更有效的治疗方法。研究表明，这些菌株通过与有害细菌竞争碳水化合物并阻止其在肠道内定殖，抑制了肠杆菌科的生长，并减少了小鼠肠道内的炎症。
这些结果发表于《自然》杂志，表明有潜力开发一种微生物移植，以更有序的方式管理抗生素耐药性细菌，相较于现有治疗方法诱发更少的副作用。
“经过二十年的微生物组探索，我们才刚刚开始掌握肠道微生物的健康促进作用，”Broad的计算机博士后研究员、研究的共同第一作者Marie-Madlen Pust表示。
“每个人的微生物组都是独特的，这使得我们的理解变得复杂。这项合作研究使我们能够功能性地分析这些细菌通过何种机制来减少病原体负荷和肠道炎症，”她补充道。
该研究的共同资深作者、Broad学院的核心成员Ramnik Xavier指出：“微生物组研究通常涉及分析基因序列，但并不清楚每个基因的功能或是什么使某些微生物有益。发现这种功能是下一个挑战，而这项研究朝着理解微生物代谢物如何影响健康和炎症迈出了重要一步。”
Pust是Xavier实验室的一部分，Xavier联合领导其传染病与微生物组项目。Xavier是哈佛医学院Kurt J. Isselbacher医学教授，担任马萨诸塞州总医院计算与综合生物学中心主任，并共同领导麻省理工学院微生物组信息学与治疗中心。
来自庆应义塾大学医学部的Kenya Honda是该研究的共同资深作者。共同第一作者包括来自庆应义塾大学的研究员Munehiro Furuichi、Takaaki Kawaguchi和Keiko Yasuma-Mitobe。该研究利用Honda实验室的专业培养技术和动物模型研究细菌感染，而Xavier实验室则专注于开发软件以分析未知的微生物代谢物。
细菌平衡
抗生素耐药性肠杆菌科如大肠杆菌和克雷伯氏菌常见于医院。它们可以在患者肠道中繁殖，并导致难以治疗的严重全身性感染。一些研究表明，肠杆菌科可能还会加剧肠道炎症，并使其他微生物感染得以发生。Honda、Xavier及其团队旨在识别粪便微生物移植中的特定细菌，以保护肠道微生物组免受肠杆菌科的侵害。Honda的团队从五名健康个体的粪便样本中分离出约40种不同的细菌菌株，并利用这些菌株治疗感染大肠杆菌或克雷伯氏菌的小鼠。他们测试了各种菌株组合，并确定了18种最有效抑制肠杆菌科的菌株。
研究人员观察到，在接受这些18种有益菌株治疗的克雷伯氏菌感染小鼠中，克雷伯氏菌改变了与碳水化合物摄取和代谢相关的基因表达，包括葡萄糖酸激酶和转运蛋白基因的减少——这表明肠道微生物之间对营养物质的竞争加剧。
Xavier的团队旨在分析来自有肠道炎症和没有肠道炎症的患者的样本。在与Broad的代谢组学平台合作，由资深作者Clary Clish指导，他们检查了来自患有溃疡性结肠炎的儿童患者的样本，以检测肠道微生物中的替代葡萄糖酸途径基因和粪便葡萄糖酸的水平。结果表明，在经历持续炎症的儿童患者样本中，葡萄糖酸水平升高，且与更高的葡萄糖酸消耗肠杆菌科相关，后者的水平通过升高的钙保护素蛋白水平来指示。
集体发现表明，肠杆菌科将葡萄糖酸作为重要营养物质，恶化了患者的炎症。然而，随着这18种有益菌株的加入，它们可能会与肠杆菌科竞争葡萄糖酸和其他营养物质，从而遏制有害菌的生长。
此外，这18种菌株没有干扰携带克罗恩病和溃疡性结肠炎患者肠道微生物的小鼠中其他有益细菌的生长，进一步支持它们作为治疗的潜力。
尽管还需要进一步研究以充分理解不同细菌如何进行竞争的机制，但这些发现表明，微生物治疗可以调整肠道生态系统，并以比传统抗生素治疗更少的不良副作用来抵抗有害细菌感染。
研究团队还专注于识别和理解在促进肠道健康和管理炎症方面起作用的未知代谢物。
