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绘谱导读︱2021年1月代谢组学文献精选

麦特绘谱

2021.2.04

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Cell | 感染训练提升宿主肠道菌群对病原体的抵抗力

微生物群可保护宿主免受感染，这一过程被称为定殖抵抗。然而感染在整个免疫进化过程中普遍存在，且研究发现定期接触病原体可能有利于微生物群发挥最佳的抗菌功能，具有感染史的小鼠表现出免疫力增强，对肠道菌群扰动也具有更高的抵抗力。本研究围绕感染本身是如何形成这一基本过程展开探索。

(1) SPF小鼠（无特定病原体动物）、移植野生小鼠菌群的无菌小鼠（wildR小鼠）和感染过假结核耶尔森氏菌减毒株（ΔyopM）的SPF小鼠对肺炎克雷伯菌（Kpn）的抵抗力是否不同进行相关检测分析，发现与对照组相比，wildR小鼠和ΔyopM小鼠均表现出对Kpn的抵抗力增强，ΔyopM和wildR小鼠肠道菌群变形菌门中δ-变形菌纲和β-变形菌纲显著增加。这表明，感染通过重塑微生物群来增强对后续感染的抵抗力；

(2) 对ΔyopM和wildR小鼠菌群进行宏基因组分析，发现这两组小鼠具有的18共有功能，其中6个参与硫代谢和甲萘醌生物合成。硫代谢途径主要受δ-变形菌纲影响，δ-变形菌纲能够在厌氧呼吸中从牛磺酸或硫酸盐等含硫化合物获取能量。代谢组学分析显示在两组小鼠中牛磺酸以及胆汁酸水平均显著增加，以上结果显示能致病菌感染会对宿主胆汁酸代谢产生长期影响，导致肠道牛磺酸持续增加，使利用牛磺酸的δ-变形菌纲富集；

(3) 饮水补充牛磺酸或将感染小鼠粪便菌群移植到GF小鼠中，发现牛磺酸补充和粪菌移植都丰富了肠道微生物中具有代谢牛磺酸功能的菌群成员。说明牛磺酸处理的小鼠微生物群发生变化且产生更多硫化物；

(4) 高浓度硫化氢可以抑制病原体生长依赖的有氧电子传输链中的末端酶细胞色素氧化酶的活性。使用硫化物螯合剂水杨酸铋处理小鼠后其肠道菌群释放的硫化物明显减少，粪肠球菌、大肠杆菌等有氧呼吸菌群扩大，微生物群组成被扰乱，且对Kpn的抗性明显减弱，促进了病原体的入侵。表明牛磺酸通过增强微生物群中硫化物的产生，进而抑制病原体的需氧呼吸作用，增强定植抗性。

Infection trains the host for microbiota-enhanced resistance to pathogens. Cell. 2021 . doi: 10.1016/j.cell.2020.12.011.

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