膳食蛋白质改变霍乱细菌在肠道定殖的方式

膳食蛋白质改变霍乱细菌在肠道定殖的方式

新的研究表明，我们吃的东西，甚至膳食蛋白质的类型，都可以影响霍乱弧菌和肠道微生物群之间的平衡，从而改变霍乱感染期间的细菌竞争和疾病潜力。

最近发表的一项研究细胞宿主和微生物 检查饮食成分和肠道微生物群的作用霍乱弧菌感染，通常称为如霍乱。

霍乱风险受到饮食和微生物群之间相互作用的影响

霍乱是一种严重的腹泻病，影响全球超过 290 万人，每年有 95,000 人死于这种感染。霍乱弧菌的毒力是由多种毒力因子在胃肠道微生物破坏尝试中的协调表达决定的，目的是防止病原体定植。

这种宿主防御霍乱弧菌感染的有效性取决于肠道微生物组的组成，而肠道微生物组受日常饮食习惯的影响，并影响其多样性和数量。例如，摄入纤维会产生短链脂肪酸 (SCFA)，它可以促进钠和水的吸收，从而预防腹泻。

饮食与营养不良（霍乱流行地区常见的合并症）密切相关，说明了饮食在霍乱流行和严重程度中的核心作用。然而，目前尚不清楚饮食如何影响霍乱弧菌感染期间的基因表达、适应性以及与肠道微生物组的竞争。

宏量营养素对霍乱弧菌定植的特异性影响

目前的研究探讨了宿主饮食中的常量营养素如何参与霍乱弧菌的肠道定植和竞争。为此，无特定病原体 (SPF) 小鼠被感染霍乱弧菌，同时食用富含碳水化合物、蛋白质或脂肪的饮食，且各组之间的所有矿物质和维生素相似。

与食用其他精制饮食或对照食物的小鼠相比，食用高蛋白（基于酪蛋白）饮食的小鼠霍乱弧菌定植率显着降低。霍乱弧菌占这些小鼠胃肠道中存在的细菌的 99.9%，这表明定植减少不太可能用抗生素治疗后残留的肠道共生菌来解释。

酪蛋白是这种精制饮食的主要蛋白质成分，此前已被证明可以在体外抑制霍乱毒素 (CT) 结合。为了阐明这种可能的联系，研究人员使用含有大豆蛋白或小麦麸质的高蛋白精制饮食重复了他们的实验。与饲喂酪蛋白或小麦麸质的小鼠相比，高大豆蛋白摄入量与更大的霍乱弧菌定植相关。

与对照组相比，食用高蛋白大豆、小麦麸质和酪蛋白饮食的小鼠的粪便 DNA 样本中共有 202、1,288 和 678 个基因存在差异表达。与大豆蛋白饮食相比，摄入酪蛋白和小麦麸质饮食导致基因表达上调或下调的相似性更大。

更具体地说，食用用酪蛋白或小麦麸质精制的饮食会降低参与氧化磷酸化、三环酸循环（TCA）和碳代谢的基因的表达，这表明酪蛋白或小麦麸质可能会影响霍乱弧菌感染期间的代谢。与大豆蛋白相比，酪蛋白和小麦麸质也与硫相关信号通路的显着上调有关。

所有蛋白质来源都会导致高蛋白饮食 CT 基因 ctxAB、毒素共调节菌毛 (TCP) 基因和辅助定植因子的表达呈下降趋势，尽管大多数变化（tcpF 除外）并未达到统计学显着性。富含酪蛋白的饮食下调了涉及 II 类和 IV 类鞭毛基因的基因，这些基因编码体钩、鞭毛蛋白和特定的运动组件。与大豆蛋白和对照饮食相比，酪蛋白和小麦麸质被发现能显着调节参与细菌内竞争的 VI 型分泌系统 (T6SS) 编码元件的基因。

宿主饮食在很大程度上影响霍乱弧菌与代谢、运动和毒力表达相关的基因表达。

然后，研究人员使用转座子插入位点测序（TN-seq）进行遗传筛查，以确定与野生型菌株相比，能够更有效地在小鼠胃肠道定殖的霍乱弧菌突变株。为此，我们鉴定、汇集了 3,061 只小鼠，并将其引入食用高酪蛋白饮食或对照饮食的小鼠体内。

删除后，总共鉴定出 40 个基因支持霍乱弧菌在食用富含酪蛋白饮食的小鼠中定植，其中 16 个基因参与鞭毛组装。核糖核酸测序 (RNA-seq) 数据表明，霍乱弧菌在摄入大量酪蛋白后会下调下游鞭毛结构基因。

鞭毛主调控基因 flrA 发生突变的霍乱弧菌在食用富含酪蛋白饮食的小鼠中显着胜过野生型菌株，感染后四天后定植率增加。 flrA突变的存在还恢复了T6SS途径基因表达，该基因表达此前在野生型菌株中摄入富含酪蛋白的饮食后受到抑制。值得注意的是，当食用高蛋白大豆饮食时，没有观察到 flrA 突变对定植率的影响。

进一步的实验表明，饮食引起的 T6SS 活性变化改变了霍乱弧菌和肠道共生菌（包括人大肠杆菌分离株）之间的竞争性相互作用，从而重塑了感染期间微生物群的结构。

这些结果表明饮食干预可以限制霍乱弧菌，并强调饮食在病原体共生相互作用中的重要性。

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