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研究人员报告了肠道病原体的硝酸盐呼吸

2019-03-19 09:36:31 • 来源：

人类病原体霍乱弧菌自150年前发现以来就一直困扰着科学家。研究这种细菌的专家感到困惑的是，这种细菌无法在厌氧条件下生长，尽管它配备了活跃的代谢机制来呼吸硝酸盐而不是氧气，这种情况通常存在于胃肠道中。普遍的看法是细菌积累了中间产物亚硝酸盐，这抑制了进一步的生长。瑞典分子感染医学实验室的Felipe Cava研究小组现已在低氧和不同pH条件下研究这种细菌。和他们在美国波士顿的同事一起Umeå大学的科学家发现了一种优雅的pH依赖性代谢机制，使病原体能够转变为具有保存活力的静息模式。该策略提供了对抗共生细菌的竞争优势，以更好地定殖和感染肠。该小组已公布其成果自然微生物学。

研究人员报告了肠道病原体的硝酸盐呼吸

为了在没有氧气的情况下存活和增殖，许多肠道病原体如霍乱弧菌可以通过呼吸硝酸盐而不是氧气在宿主内进行无氧呼吸。减少呼吸硝酸盐产生亚硝酸盐，一种毒性剂，因此，大多数硝酸盐还原细菌通常具有额外的酶以防止亚硝酸盐积累。然而，霍乱弧菌会积累亚硝酸盐并停止生长，这意味着硝酸盐呼吸可能对这种病原体有害。令人惊讶的是，Umeå大学(瑞典)的科学家和他们在哈佛大学(美国)的同事现已证明亚硝酸盐是霍乱弧菌生活方式的理想选择。

据报道，“感染过程中硝酸盐的减少是高度诱导的。我们不相信这一过程可能对霍乱弧菌的适应性产生负面影响，”费利佩卡瓦说。

以前的报告显示，在厌氧条件下，补充硝酸盐的霍乱弧菌培养物比没有硝酸盐的情况下生长得更少，这符合亚硝酸盐有毒的观点。Emilio Bueno和Felipe Cava测试了细菌的可行性，并获得了意想不到的结果，改变了该项目。实验室的博士后研究员布埃诺说：“我认为应该存在某种技术问题，但我重复实验10次，结果相同：生存能力和生长数据相互矛盾。我们发现，虽然少了种植的，补充硝酸盐的霍乱弧菌培养物完全保留了它们的生存能力，而没有硝酸盐，它们基本上已经死亡。“

鉴于这些结果证明亚硝酸盐不是杀灭的原因，该团队怀疑这种现象背后有一个有趣的机制。“我们发现了一种在没有硝酸盐的情况下存活的突变体。这种突变体的发酵能力受到影响，霍乱弧菌在培养基中产生强烈的酸化作用。因此，我们推断酸度是影响霍乱弧菌的因素。可行性，而亚硝酸盐的表现毒性正在诱导生长停滞状态，最终阻止细胞发生自发性自杀，“布埃诺说。

值得注意的是，作者发现，当培养基的pH值较高时，霍乱弧菌完全能够与硝酸盐厌氧生长，并有效地与其他细菌如肠道共生菌竞争。鉴于霍乱弧菌在人体肠道中定殖，这是一种厌氧环境，这些结果可能在感染期间特别相关。

作者观察到这些发现并不排除霍乱弧菌。用鼠伤寒沙门氏菌，肠出血性大肠杆菌(EHEC)和柠檬酸杆菌(Citrobacter rodentium)获得了类似的结果。

“似乎不同的肠道病原体具有相同的pH依赖性机制来控制硝酸盐缺氧环境中的种群扩张和存活。因此，我们的工作可能会激发控制胃肠道感染和爆发的新策略的发展。但是，这些影响发现可能远远超出感染的背景。因此，重要的是要研究硝酸盐还原菌是否可以从自由环境中的代谢转换或与其他宿主相关联中受益，“Felipe Cava总结道。

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