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肠道微生物组中病毒和细菌如何相互平衡

格言“一切都适度”不仅适用于食物和饮料,还适用于我们内脏中的大量细菌,可帮助我们消化食物和饮料。事实证明,该规则还可能延伸到人们鲜为人知的噬菌体,它们是感染生活在我们体内的细菌的病毒。

就像俄罗斯的套娃一样,我们的身体拥有近100万亿个细菌细胞,这些细菌细胞构成了我们的微生物群-这些细菌细胞都有自己的居民。

密歇根大学医学院微生物学和免疫学副教授埃里克·马滕斯(Eric Martens)博士说:“我们越来越意识到人类肠道中最丰富的微生物实际上是病毒。”

他的团队一直在探索细菌及其病毒似乎在人体肠道内共存的令人困惑的方式。秘诀可能在于长毛状的糖衣细菌,这些细菌不仅可以抵御来自人类免疫系统的攻击,而且还可以抵御各种寻求入侵的病毒。

使用常见的肠道细菌细菌拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron,简称BT),Martens的研究小组开始在实验室中相互研究,研究BT与病毒之间的复杂相互作用。

当受到废水中收集的病毒或噬菌体的攻击时,有些细菌能够抵抗感染,而有些则不能。马滕斯说:“当出现一种特定的噬菌体可以杀死某些种群时,它确实可以杀死耐药菌。”

但是,不是永久性地改变允许病毒穿透并潜在危害自身的受体,而是通过可逆过程(称为相变)使某些细菌暂时处于耐药状态。但是某些细菌种群的成员不知道噬菌体的继续存在,因此关闭了这种抗性开关,使他们容易受到感染……并不断地被感染。

该团队对BT菌株进行了基因改造,使其仅表达八个化学上不同的胶囊中的一个,并且完全没有涂层。在所有情况下,感染都可以通过部分但不是全部胶囊来阻止。令人惊讶的是,研究人员指出,秃头细菌还能够逃避感染。马滕斯说:“我们很高兴看到我们可以带走所有的胶囊,并且仍然可以用这些噬菌体感染它,而且细菌仍然可以存活,这就需要它们具有备用的机制。”

肠道微生物组与其噬菌体之间的相互作用可能对人类疾病产生影响。“我们的假设之一是,个体的肠道中会携带不同类型的病毒。某些病毒或多或少具有免疫原性,会与我们的免疫系统相互作用而引起炎症。但是,它们也可能通过强迫改变细菌的生理状态。它们表达我们也知道与免疫系统相互作用的某些功能/胶囊。”

他说,这项研究有助于解释这种细菌与病毒共存这一古老观点。马滕斯(Notes Martens)指出:“双方都不一定能胜过对方。” 这样,细菌病毒可以提供有益地改变肠道微生物组以治疗疾病的方法。

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