Nature：原來益生菌是這么搞定致病菌的

畜牧人小李

原來益生菌是這么搞定致病菌的

眾所周知，益生菌對人體有多種益處，尤其是可以幫助我們戰勝致病菌，成為我們人類的抗菌賢內助，但如何戰勝致病菌的機制還不是特別明確，近期，美國學者在著名的《Nature》雜志上發表題為《Pathogen elimination by probiotic Bacillus via signalling interference》的文章，揭示了食物中發現的益生菌可直接干擾病原體的定殖，從這一角度幫我們重新認識了益生菌的作用方式 （1）。

占山為王

本實驗分析調查了200名健康的志愿者，發現腸內存在益生菌枯草芽孢桿菌的人，其腸道和鼻腔中就沒有著名的致病菌——金黃色葡萄球菌的定殖。于是，科研人員在小鼠身上進行實驗，結果進一步證明，枯草芽孢桿菌確實能夠抑制金黃色葡萄球菌。哪怕是本來腸胃中沒有枯草芽孢桿菌的小鼠，給它們灌胃枯草芽孢桿菌孢子，也可以完全消除金黃色葡萄球菌的腸道定殖。這一發現說明枯草芽孢桿菌可以通過某種機制，來將金黃色葡萄球菌趕跑，因此科研人員順藤摸瓜，發現芽孢桿菌的作用機制，是通過抑制金黃色葡萄球菌的群體感應系統來實現定殖逆襲的。

圖1. 枯草芽孢桿菌

細菌間的傳遞暗號

益生菌逆襲致病菌的關鍵在于成功破壞了敵方的群體感應系統——這是細菌間互相交流的一個重要方式。細菌會釋放出一些信號分子，同類細菌可以感受同伴釋放出來的信號分子，就如同統一戰線使用的相同加密傳遞信號。同類細菌可以根據這一信號分子的濃度高低來判斷當前己方的強弱，從而做出“明智的”形勢判斷。比如，當細菌數量比較少的時候，釋放的這一信號濃度也比較低，細菌判斷出己方面對身體免疫系統并不占優，就會蟄伏不動，休養生息，但當細菌數量較多的時候，信號濃度也相應升高，大家就會感受到自身的優勢逐漸占據了上風，在某一時刻暴起發難，產生致病性。

這一群體感應系統，在細菌的定殖，生物膜形成，以及致病性等多方面，都起著至關重要的作用（2）。而這次益生菌之所以能抑制致病菌的定殖，正是破解了對方的信號分子——腸道內的芽孢桿菌可通過生成一種稱作為脂肽芬薺素（fengycin，又譯作“豐原素”）的物質，來抑制金黃色葡萄球菌的群體感應，從而實現抑制其定殖的作用。

圖2. 群體感應系統

新的抗菌思路

作為我們耳熟能詳的小助手——益生菌已經證明對身體有多種不同的益處，對抗致病菌并減少感染也是其中之一（3），但是學界對于其如何發揮作用還不完全清楚，這一實驗幫助我們揭開了益生菌抗菌性的一個面紗。更為重要的是，提供給我們一個新的抗生素之外的抗菌思路。

圖3. 益生菌的益處

要知道，我們傳統的抗菌方案都是希望剿滅細菌，比如用抗生素殺菌，但是正所謂哪里有壓迫哪里就有反抗，在強大的殺菌壓力下，細菌也會產生種種抗藥性，最終導致抗生素失效。所以，如何能用更加“溫柔”的方法來解決細菌感染問題，將是未來的一個重要發展思路，比如以細菌的群體感應為靶，破壞他們之間的通信，讓其無法有效協調致病，或是直接補充枯草芽孢桿菌益生菌，作為一種抗菌手段。

總而言之，對于致病菌，我們雖任務艱巨，但前途依舊光明。

作者簡介

Lily爸媽，醫學博士，目前就職于維也納醫科大學(德語Medizinische Universität Wien)，宏基因組公眾號簽約作者，專注于微生物領域的研發工作，過去三年以第一作者或通訊作者身份發表SCI文章13篇，長期撰寫科普稿件，已發表生命醫藥類的科普稿件百余篇。