阴道细菌如何“进食”生存呢?

化学分析使未被充分研究的微生物群成为更清晰的焦点。

　　

就像人类的肠道一样，女性生殖道也有自己复杂的微生物生态系统，数十亿有益细菌在那里安家。在哈佛大学化学家Emily Balskus看来，阴道微生物群是人体中一个未被充分认识和研究的部分，在那里发生了至关重要的化学反应。

作为Thomas Dudley Cabot化学教授和Howard Hughes医学研究所研究员，Balskus对微生物化学如何影响健康结果着迷，并在人类肠道微生物组方面具有特殊的专业知识。在发表在《Nature Microbiology》杂志上的一项新研究中，Balskus转向了一个研究较少的领域——阴道微生物组——以深入了解塑造健康阴道环境的基本代谢活动。

具体来说，Balskus和她的团队与波士顿儿童医院和哈佛医学院的Seth Rakoff-Nahoum合作，研究了阴道细菌是如何获取糖原的，糖原被认为是它们的主要营养来源。

Balskus说:“这是生物学上重要的化学反应，可以解释为什么阴道微生物群落的成员可以在它们独特的环境中生存和生长。”

人们早就知道，健康的阴道微生物群通常由一种细菌主导，通常是卷曲乳杆菌（Lactobacillus crispatus），而其他有害细菌的过度生长会导致细菌性阴道病等并发症。据推测，乳酸菌依赖于阴道上皮细胞释放的糖原作为碳水化合物来源。

但科学家们还不清楚这些细菌是如何获取和分解储存在糖原中的碳水化合物的。如果没有酶的帮助，它们就无法做到这一点。酶是一种具有催化活性的蛋白质，可以将大的糖原分子清除成足够小的片段，供细菌食用。关于这一重要过程的悬而未决的问题包括:哪些酶参与其中，它们来自哪里——人类宿主还是细菌本身?他们的行为如何?它们喜欢什么基质?糖原代谢可能是阴道共生的关键，对糖原代谢的研究可以为了解使生殖道细菌菌株快乐和健康的因素提供见解。

在他们的研究中，Balskus和同事研究了阴道细菌基因组中编码的六种候选糖原降解酶，这些酶存在于女性生殖道的细菌群落中。在此之前，没有人在实验室环境中进行过研究。分析表明，这些酶确实可以分解糖原，但也揭示了来自不同类型阴道细菌的酶之间的差异。

其中一些酶，包括所有来自乳酸菌的酶，在酸性环境或低pH值环境中都很活跃，这也是改善阴道健康的一个参数;另一些则更容易受到小分子抑制剂的影响，这为科学家如何开发阻断它们活性的药物提供了线索。

研究结果表明，多种类型的阴道细菌产生糖原降解酶，并能代谢糖原。随着医学领域对使用益生菌菌株作为补充来支持有益细菌的兴趣越来越大，Balskus的工作进一步表明，糖原代谢，正如这些酶的存在所表明的那样，可能是选择更有针对性的阴道益生菌菌株的重要考虑因素。也可能是酸性环境帮助乳酸菌胜过其他有害细菌。

Balskus说，这项研究强调了化学家对充分了解人类微生物群的重要贡献。虽然微生物组科学的大部分成果来自于DNA测序的力量，但仅仅知道与特定微生物组相关的基因只能预测其功能和健康。在这项研究中，研究人员不仅描述了哪些酶有助于阴道细菌分解糖原，而且还描述了这些酶之间的细微差异。

“将大的多糖分解成小块是我们非常了解的化学，”Balskus说。“但我发现这个项目真正有趣的是不同酶的活性差异。事实上，它们中的一些具有很强的耐酸性，而另一些则不是——这是我们永远无法仅从酶的基因序列中预测到的。”