腸道共生菌多形擬桿菌通過改變腸道內的新陳代謝來加重腸內感染

論文：Meredith M., et al. 2007. The gut commensal Bacteroides thetaiotaomicron exacerbates enteric infection through modification of the metabolic landscape. Cell Host & Microbe. 2014, 16(6): 759-769.

報告者：費暘                時間：15:15~16:00, May 20, 2015

講評老師：陳振暐 老師             地點：Room 601

摘要：

腸內的微生物對腸胃道生理功能有很重要的影響，比如影響脂肪組織，肝臟的脂肪儲存，骨骼肌肉能量的代謝；或是造成一些疾病，比如肝脂肪病變，動脈硬化，牙周炎等。一種人類的致病菌腸出血性大腸桿菌(EHEC)，生長在人的結腸裡會形成attaching and effacing (AE) lesions，然後引起腹瀉和溶血性尿毒綜合征。另外，一種腸道內的共生菌多形擬桿菌（Bt）會編譯出一些水解酶和裂解酶去改變腸內的糖濃度。在這篇文章中，作者先證明了Bt 和EHEC一起培養的時候，可以活化EHEC的毒力基因，包括那些可以幫助EHEC附著生長在腸內的形成AE lesion的基因，並且這個作用機制是通過活化Cra來實現的，Cra可以感知腸道內的糖濃度來活化其下游調控的毒力基因。因為EHEC幾乎不能感染小老鼠，而另一支細菌，檸檬酸桿菌（Citrobacter rodentium）也可以在腸道內皮上造成AE lesion，進而在小鼠腸內引起感染，所以作者使用了檸檬酸桿菌作為一個替代品去模擬在小鼠中EHEC的感染症狀。當小鼠體內有Bt時，檸檬酸桿菌感染小鼠後會造成更加嚴重的病理變化。接著，作者發現Bt會通過增加糖質新生代謝產物來改變腸道內的新陳代謝，特別是能影響琥珀酸鹽的濃度，而琥珀酸鹽又可以被Cra所感知到。所以，作者得出最後的結論是，腸道共生菌Bt會增加琥珀酸鹽的濃度，琥珀酸鹽被Cra感知到後，會活化Cra從而去調控EHEC的毒力基因表達增加，最終惡化腸內感染。

參考資料：

1.  Honda, K., and Littman, D.R. (2012). The microbiome in infectious disease and inflammation. Annu. Rev. Immunol. 30, 759–795.

2.  Kaper, J.B., Nataro, J.P., and Mobley, H.L. (2004). Pathogenic Escherichia coli. Nat. Rev. Microbiol. 2, 123–140.

3.  Mallick, E.M., McBee, M.E., Vanguri, V.K., Melton-Celsa, A.R., Schlieper, K., Karalius, B.J., O’Brien, A.D., Butterton, J.R., Leong, J.M., and Schauer, D.B. (2012). A novel murine infection model for Shiga toxin-producing Escherichia coli. J. Clin. Invest. 122, 4012–4024.