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原來(lái)益生菌是這么搞定致病菌的

眾所周知，益生菌對(duì)人體有多種益處，尤其是可以幫助我們戰(zhàn)勝致病菌，成為我們?nèi)祟惖目咕t內(nèi)助，但如何戰(zhàn)勝致病菌的機(jī)制還不是特別明確，近期，美國(guó)學(xué)者在著名的《Nature》雜志上發(fā)表題為《Pathogen elimination by probiotic Bacillus via signalling interference》的文章，揭示了食物中發(fā)現(xiàn)的益生菌可直接干擾病原體的定殖，從這一角度幫我們重新認(rèn)識(shí)了益生菌的作用方式（1）。

本實(shí)驗(yàn)分析調(diào)查了200名健康的志愿者，發(fā)現(xiàn)腸內(nèi)存在益生菌枯草芽孢桿菌的人，其腸道和鼻腔中就沒(méi)有著名的致病菌——金黃色葡萄球菌的定殖。于是，科研人員在小鼠身上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果進(jìn)一步證明，枯草芽孢桿菌確實(shí)能夠抑制金黃色葡萄球菌。哪怕是本來(lái)腸胃中沒(méi)有枯草芽孢桿菌的小鼠，給它們灌胃枯草芽孢桿菌孢子，也可以完全消除金黃色葡萄球菌的腸道定殖。這一發(fā)現(xiàn)說(shuō)明枯草芽孢桿菌可以通過(guò)某種機(jī)制，來(lái)將金黃色葡萄球菌趕跑，因此科研人員順藤摸瓜，發(fā)現(xiàn)芽孢桿菌的作用機(jī)制，是通過(guò)抑制金黃色葡萄球菌的群體感應(yīng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)定殖逆襲的。

圖1. 枯草芽孢桿菌

細(xì)菌間的傳遞暗號(hào)

益生菌逆襲致病菌的關(guān)鍵在于成功破壞了敵方的群體感應(yīng)系統(tǒng)——這是細(xì)菌間互相交流的一個(gè)重要方式。細(xì)菌會(huì)釋放出一些信號(hào)分子，同類細(xì)菌可以感受同伴釋放出來(lái)的信號(hào)分子，就如同統(tǒng)一戰(zhàn)線使用的相同加密傳遞信號(hào)。同類細(xì)菌可以根據(jù)這一信號(hào)分子的濃度高低來(lái)判斷當(dāng)前己方的強(qiáng)弱，從而做出“明智的”形勢(shì)判斷。比如，當(dāng)細(xì)菌數(shù)量比較少的時(shí)候，釋放的這一信號(hào)濃度也比較低，細(xì)菌判斷出己方面對(duì)身體免疫系統(tǒng)并不占優(yōu)，就會(huì)蟄伏不動(dòng)，休養(yǎng)生息，但當(dāng)細(xì)菌數(shù)量較多的時(shí)候，信號(hào)濃度也相應(yīng)升高，大家就會(huì)感受到自身的優(yōu)勢(shì)逐漸占據(jù)了上風(fēng)，在某一時(shí)刻暴起發(fā)難，產(chǎn)生致病性。

這一群體感應(yīng)系統(tǒng)，在細(xì)菌的定殖，生物膜形成，以及致病性等多方面，都起著至關(guān)重要的作用（2）。而這次益生菌之所以能抑制致病菌的定殖，正是破解了對(duì)方的信號(hào)分子——腸道內(nèi)的芽孢桿菌可通過(guò)生成一種稱作為脂肽芬薺素（fengycin，又譯作“豐原素”）的物質(zhì)，來(lái)抑制金黃色葡萄球菌的群體感應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)抑制其定殖的作用。

圖2. 群體感應(yīng)系統(tǒng)

新的抗菌思路

作為我們耳熟能詳?shù)男≈帧嫔呀?jīng)證明對(duì)身體有多種不同的益處，對(duì)抗致病菌并減少感染也是其中之一（3），但是學(xué)界對(duì)于其如何發(fā)揮作用還不完全清楚，這一實(shí)驗(yàn)幫助我們揭開(kāi)了益生菌抗菌性的一個(gè)面紗。更為重要的是，提供給我們一個(gè)新的抗生素之外的抗菌思路。

圖3. 益生菌的益處

要知道，我們傳統(tǒng)的抗菌方案都是希望剿滅細(xì)菌，比如用抗生素殺菌，但是正所謂哪里有壓迫哪里就有反抗，在強(qiáng)大的殺菌壓力下，細(xì)菌也會(huì)產(chǎn)生種種抗藥性，最終導(dǎo)致抗生素失效。所以，如何能用更加“溫柔”的方法來(lái)解決細(xì)菌感染問(wèn)題，將是未來(lái)的一個(gè)重要發(fā)展思路，比如以細(xì)菌的群體感應(yīng)為靶，破壞他們之間的通信，讓其無(wú)法有效協(xié)調(diào)致病，或是直接補(bǔ)充枯草芽孢桿菌益生菌，作為一種抗菌手段。

總而言之，對(duì)于致病菌，我們雖任務(wù)艱巨，但前途依舊光明。

Lily爸媽，醫(yī)學(xué)博士，目前就職于維也納醫(yī)科大學(xué)(德語(yǔ)Medizinische Universität Wien)，宏基因組公眾號(hào)簽約作者，專注于微生物領(lǐng)域的研發(fā)工作，過(guò)去三年以第一作者或通訊作者身份發(fā)表SCI文章13篇，長(zhǎng)期撰寫科普稿件，已發(fā)表生命醫(yī)藥類的科普稿件百余篇。

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