Nature：原来益生菌是这么搞定致病菌的

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原来益生菌是这么搞定致病菌的

众所周知，益生菌对人体有多种益处，尤其是可以帮助我们战胜致病菌，成为我们人类的抗菌贤内助，但如何战胜致病菌的机制还不是特别明确，近期，美国学者在著名的《Nature》杂志上发表题为《Pathogen elimination by probiotic Bacillus via signalling interference》的文章，揭示了食物中发现的益生菌可直接干扰病原体的定殖，从这一角度帮我们重新认识了益生菌的作用方式 （1）。

占山为王

本实验分析调查了200名健康的志愿者，发现肠内存在益生菌枯草芽孢杆菌的人，其肠道和鼻腔中就没有著名的致病菌——金黄色葡萄球菌的定殖。于是，科研人员在小鼠身上进行实验，结果进一步证明，枯草芽孢杆菌确实能够抑制金黄色葡萄球菌。哪怕是本来肠胃中没有枯草芽孢杆菌的小鼠，给它们灌胃枯草芽孢杆菌孢子，也可以完全消除金黄色葡萄球菌的肠道定殖。这一发现说明枯草芽孢杆菌可以通过某种机制，来将金黄色葡萄球菌赶跑，因此科研人员顺藤摸瓜，发现芽孢杆菌的作用机制，是通过抑制金黄色葡萄球菌的群体感应系统来实现定殖逆袭的。

图1. 枯草芽孢杆菌

细菌间的传递暗号

益生菌逆袭致病菌的关键在于成功破坏了敌方的群体感应系统——这是细菌间互相交流的一个重要方式。细菌会释放出一些信号分子，同类细菌可以感受同伴释放出来的信号分子，就如同统一战线使用的相同加密传递信号。同类细菌可以根据这一信号分子的浓度高低来判断当前己方的强弱，从而做出“明智的”形势判断。比如，当细菌数量比较少的时候，释放的这一信号浓度也比较低，细菌判断出己方面对身体免疫系统并不占优，就会蛰伏不动，休养生息，但当细菌数量较多的时候，信号浓度也相应升高，大家就会感受到自身的优势逐渐占据了上风，在某一时刻暴起发难，产生致病性。

这一群体感应系统，在细菌的定殖，生物膜形成，以及致病性等多方面，都起着至关重要的作用（2）。而这次益生菌之所以能抑制致病菌的定殖，正是破解了对方的信号分子——肠道内的芽孢杆菌可通过生成一种称作为脂肽芬荠素（fengycin，又译作“丰原素”）的物质，来抑制金黄色葡萄球菌的群体感应，从而实现抑制其定殖的作用。

图2. 群体感应系统

新的抗菌思路

作为我们耳熟能详的小助手——益生菌已经证明对身体有多种不同的益处，对抗致病菌并减少感染也是其中之一（3），但是学界对于其如何发挥作用还不完全清楚，这一实验帮助我们揭开了益生菌抗菌性的一个面纱。更为重要的是，提供给我们一个新的抗生素之外的抗菌思路。

图3. 益生菌的益处

要知道，我们传统的抗菌方案都是希望剿灭细菌，比如用抗生素杀菌，但是正所谓哪里有压迫哪里就有反抗，在强大的杀菌压力下，细菌也会产生种种抗药性，最终导致抗生素失效。所以，如何能用更加“温柔”的方法来解决细菌感染问题，将是未来的一个重要发展思路，比如以细菌的群体感应为靶，破坏他们之间的通信，让其无法有效协调致病，或是直接补充枯草芽孢杆菌益生菌，作为一种抗菌手段。

总而言之，对于致病菌，我们虽任务艰巨，但前途依旧光明。

作者简介

Lily爸妈，医学博士，目前就职于维也纳医科大学(德语Medizinische Universität Wien)，宏基因组公众号签约作者，专注于微生物领域的研发工作，过去三年以第一作者或通讯作者身份发表SCI文章13篇，长期撰写科普稿件，已发表生命医药类的科普稿件百余篇。