研究人员揭示了厌氧菌的代谢秘密

来自Mass General Brigham的创始成员Brigham and Women's Hospital(BWH)和Massachusetts General Hospital(MGH)的一组研究人员已经确定了艰难梭菌用于快速定植肠道的代谢策略。研究结果确定了更好地预防和治疗抗生素相关性腹泻和医疗保健获得性感染(HAI)最常见原因的方法。该团队的方法对理解微生物代谢的更广泛方面具有意义，包括对抗生素的反应和重要代谢物的产生。研究结果发表在Nature Chemical Biology上。

“研究仅在缺氧环境中生长的微生物的实时代谢被认为是不可能的，”共同通讯作者Lynn Bry，医学博士，博士，马萨诸塞州宿主微生物组中心主任，BWH病理学副医学主任，哈佛医学院病理学副教授。“在这里，我们已经证明它可以对抗艰难梭菌感染 - 并且发现适用于临床医学。

“艰难梭菌是医院获得性感染的主要原因，也是抗生素相关性腹泻的主要原因。在细胞水平上了解其代谢机制可能有助于预防和治疗感染，“共同资深作者Leo L. Cheng博士说，他是MGH病理学和放射学的副生物物理学家，也是哈佛医学院放射学副教授。

艰难梭菌是一种专性厌氧细菌，这意味着它在氧气存在下不会复制。艰难梭菌通过释放毒素引起感染，使病原体能够从受损的肠道组织中获取营养。了解艰难梭菌如何在肠道定植的同时代谢营养物质可以为预防和治疗感染提供新的方法。

为了完成他们的研究，最近成立的麻省总布里格姆病理学项目的教师Bry和Cheng使用了一种称为高分辨率魔角旋转核磁共振波谱(HRMAS NMR)的技术来研究厌氧条件下活细胞的实时代谢。该团队结合了计算预测来检测艰难梭菌在营养可用性降低时的代谢变化，然后开发了一种同时跟踪厌氧菌代谢中的碳和氮流动的方法。

研究人员确定了艰难梭菌如何通过发酵氨基酸来启动其新陈代谢，然后再参与发酵葡萄糖等单糖的途径。他们发现关键途径汇聚在代谢整合点上，产生氨基酸丙氨酸，从而有效地驱动细菌生长。

该研究的结果确定了小分子药物的新靶点，以对抗肠道中的艰难梭菌定植和感染，并为其他应用(包括抗生素开发和经济和治疗上重要的代谢物的生产)快速定义微生物代谢提供了一种新方法。