PNAS：肠道细菌的“权利游戏”

　　

生物通报道：美剧权利游戏吸粉无数，是一部颇具奇幻色彩的史诗般电视剧，剧中各种利益争斗虽然是虚构的，但是却真实的反映了现实世界。人体肠道内地微生物菌群也同样如此，这些拥挤生活在肠道中的细菌为了各自的“利益”常常你争我夺，近期来自耶鲁大学的研究人员发现这些细菌也会斗狠，为了自己的“地盘”而将毒素注入到它们排挤的其它细菌中。

这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

文章的第一作者，耶鲁大学微生物病理学系Aaron Wexler说，“这些细菌对我们人体很友好，但它们也会用精心设计的武器库来保护自己的地盘。我们将这看作是细菌检测其邻居的一种方式，就像是在说‘你和我是同类吗？’”

人类消化道中居住着大量的微生物，它们被统称为肠道微生物组。肠道微生物组在人类代谢食物、抵御感染和应答药物等过程中起到了重要的作用。许多人类疾病都与微生物组失衡有关。科学家们发现肠道微生物组具有扭转乾坤的力量。在热量匮乏的情况下，肠道菌群的组成可以决定个体是健康生长还是发育不良。Science多篇文章发布肠道菌群新发现

而且利用肠道菌群也可以治疗疾病，如加州理工的科学家们发现益生菌可通过抑制血管生成（身体通过这一过程产生新的血管，这对于肿瘤生长至关重要），而减缓肝脏肿瘤的生长PNAS：益生菌可显著抑制肝癌生长 。也可以缓解中风，研究人员指出，改变肠道菌的组成将成为预防中风的新方法。这种方法特别适合那些中风高危人群，比如心脏经过手术或脑血管存在堵塞的患者。肠道菌能缓解中风？

这些细菌生活在我们体内，我们能为它们提供养分和一个温暖的住处，细菌也为我们吸收部分饮食中无法消耗的东西，为人体提供自身无法合成的维生素，抵御危险的病原体。同时细菌也能相互帮助，比如说一些细菌进化出了消化其它菌群副产物的能力。

Wexler等人希望能了解这些距离如此近的细菌如何相互写作完成功能，但是令他们惊讶的是，结果他们发现其实这些细菌几乎都处于竞争的状态。

研究人员发现一种拟杆菌（phylum Bacteroidetes，肠道细菌的主要群体之一）能将毒素直接递送到其临近的细胞中，并且防御被相似的细胞注入毒素。这种细胞中产生的免疫蛋白能抵御这些毒素，确保其与相似的细胞共生。不知出于何种原因，只有某些物种的一些亚群才具有这种防御能力。

“即使是同一物种，其武器库也不一样，”Goodman说，“它们会进行更细的细分，这就像是一种竞争平和。”

作者认为，了解这些毒素的作用机制，未来有一天也许能用于临床，同时也有助于理解这些在癌症，肥胖和自身免疫疾病中扮演重要角色的微生物如何受到干扰。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Human symbionts inject and neutralize antibacterial toxins to persist in the gut

The human gut microbiome is a dynamic and densely populated microbial community that can provide important benefits to its host. Cooperation and competition for nutrients among its constituents only partially explain community composition and interpersonal variation. Notably, certain human-associated Bacteroidetes—one of two major phyla in the gut—also encode machinery for contact-dependent interbacterial antagonism, but its impact within gut microbial communities remains unknown. Here we report that prominent human gut symbionts persist in the gut through continuous attack on their immediate neighbors. Our analysis of just one of the hundreds of species in these communities reveals 12 candidate antibacterial effector loci that can exist in 32 combinations. Through the use of secretome studies, in vitro bacterial interaction assays and multiple mouse models, we uncover strain-specific effector/immunity repertoires that can predict interbacterial interactions in vitro and in vivo, and find that some of these strains avoid contact-dependent killing by accumulating immunity genes to effectors that they do not encode. Effector transmission rates in live animals can exceed 1 billion events per minute per gram of colonic contents, and multiphylum communities of human gut commensals can partially protect sensitive strains from these attacks. Together, these results suggest that gut microbes can determine their interactions through direct contact. An understanding of the strategies human gut symbionts have evolved to target other members of this community may provide new approaches for microbiome manipulation.