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科学家发现常见营养素可治愈致命感染,无需抗生素

来源:驾驭时光健康科技(北京)有限公司人体4S店  发布日期:2018-8-17 12:20:42  浏览量:307

索尔克的科学家近日发表在《细胞》杂志上的一项研究发现:补充常见的营养素铁剂可治愈致命性感染,将患者与病原体之间的关系从对抗转为合作,不再依赖于抗生素。



抗生素的使用促使抗生素耐药性流行,虽然许多敏感细菌被杀死,但更多的耐药菌株存活下来,并在停药后大量繁殖。如果抗生素都不能成为感染性疾病的最后一道防线,那么,什么才能抵御致命感染呢?


索尔克的科学家发现,常见的食物营养素可治愈致命性感染,不再依赖于抗生素。


索尔克研究所的研究人员发现:给小鼠喂食铁剂能使它们在致命的细菌感染中存活下来,并可降低这些细菌的后代毒性。这项研究成果近日发表在《细胞》杂志上。


临床前研究表明,使用非抗生素策略,比如补充铁剂,可将患者与病原体之间的关系从对抗转为合作。


寻求抗生素替代方案


这项研究的主要作者贾内尔·艾尔斯教授认为:抗生素是医学发展史上最伟大的进步之一,人类肯定需要继续致力于开发新型抗生素的研究。但需要从历史中吸取教训,并考虑治疗感染性疾病的替代方案。


这项研究表明,如果能促进宿主的健康,而不是杀死细菌,可以驯化细菌的行为,减少引发疾病的可能性,还能促进低致病性菌株的进化。


微生物与宿主合作防御系统


艾尔斯教授一直致力于研究微生物与宿主之间的相互作用机制,她发现越来越多的证据表明,人体的免疫系统除了可以杀死病原体,还能形成所谓的合作防御系统,在宿主与微生物相互作用时促进健康。


例如,在2017年,艾尔斯教授的团队发现,沙门氏菌能克服宿主在生病时厌食期,为细菌提供更多的营养,并减轻宿主的感染。


严重感染时较常见的是肌肉组织被消耗,然而在2015年,艾尔斯教授实验室在小鼠身上发现了一种大肠杆菌,这种大肠杆菌可以通过防止组织消耗来提高动物对肺部和肠道感染的耐受性。


合作防御系统的新机制


艾尔斯教授的团队目前研究了一种由柠檬酸杆菌(CR),它能引起的小鼠自发性胃肠道感染,这种感染会导致腹泻、体重减轻,在极端情况下还会导致死亡。(CR与人类食品召回相关的致病性大肠杆菌有关。)


为了阐明合作防御系统的新机制,索尔克的研究人员采用了一种创新的方法,称之为致死剂量50 (LD50),这是一种能杀死50%宿主种群的细菌剂量,感染后仅一半宿主能存活下来。


他们通过系统生物学方法,分析了受感染健康小鼠与受感染的患病小鼠以及未被感染的健康小鼠的基因活性。通过分析,他们发现在受感染的健康组群中,体内铁代谢增加。


为了测试在感染期间,铁代谢在促进合作防御系统的重要性,艾尔斯和她的团队进行了为期两年的实验。她们给小鼠LD100剂量的枸橼酸杆菌 (应该能杀死100%的宿主),并将其分成两组,其中一组给予正常饮食,另一组则给予补充铁剂的饮食,在14天后又恢复到正常饮食。


铁剂有助于抵御致命性感染


第20天时,未补充铁剂组中所有受感染小鼠均死于这种致命剂量的感染。与之相反的是,在补充铁剂组中100%的受感染小鼠均健康存活下来,甚至是到了第30天仍健康存活。


研究人员发现,即便给动物注射了1000倍于LD100剂量的病原体,两周的铁剂补充疗程也能让动物保持健康。


在实验过程中,分析结果显示两组受感染的小鼠的细菌水平相当,补充铁剂组看起来很健康,而未补充铁剂组病情加重。艾尔斯和她的团队用饮食中的铁剂作为工具来研究铁代谢治疗感染的机制。


他们发现短期的铁剂补充饮食导致了小鼠的胰岛素抵抗,减少了肠道中葡萄糖的吸收,间接增加了肠道中供病原体代谢的糖量。葡萄糖代谢的增加阻止了病原体引起疾病的基因启动。


此外,研究小组还发现,他们可以绕过铁,转而使用葡萄糖补充剂,达到同样的效果。


突变引起基因功能缺失


令研究人员惊讶的是,一年后,那些补充了两周铁剂,受感染柠檬酸杆菌的小鼠仍能健康存活,它们的胃肠道里仍有病原体存在。研究人员推测也许是这种方式促使细菌致病性减弱。


为了验证这一想法,研究小组对从这些动物身上分离出来的柠檬酸杆菌基因组进行了测序,发现这些细菌导致疾病的主要基因发生了多重突变,使这些基因功能缺失。


这意味着,通过增加病原菌可利用的葡萄糖量,阻止了导致宿主更多疾病症状的基因启动。而且,随着时间的推移,通过满足其营养需求,病原体变得不那么具有侵袭性,反而更具合作性。


补充铁剂需慎重


虽然研究人员在临床前研究中发现饮食中补充铁剂是治疗感染性腹泻的有效方法,但艾尔斯教授提醒:铁剂并不能会对所有的感染性疾病起作用。有一些传染病,比如疟疾这种传染病就行不通,因为这种病原体依靠铁繁殖。


然而,这些发现依然使研究人员十分振奋,这表明调整宿主的代谢状态和病原体共同饮食元素,在治疗感染方面可起到积极作用。这也意味着可以用更通用的策略来治疗感染。


研究人员下一步计划探索将弱化菌株作为一种活疫苗,以及弱化菌株能恢复毒性或致死率的机制。总之,无论哪种研究方向获得成果,都将有益于感染性疾病的预防和治疗。