研究人员发现减少抗生素依赖新途径

抗生素的使用正在推动抗生素耐药性的流行，大量的易感细菌被杀死而更多生存能力强大的菌株存活下来并大量繁殖，但如果抗生素治疗不是传染病的最终解决方案，那又是什么呢？

8月9日发表在《Cell》杂志上的一篇研究中，来自Salk研究所的研究人员报告说，给予小鼠膳食铁补充剂能够使它们在通常致命的细菌感染中存活下来，并可导致这些细菌的后代毒性降低，这项临床前研究表明，基于非抗生素的策略—例如营养干预，可以将患者和病原体之间的关系从对抗转为合作。

“抗生素和抗菌素是医学史上最重要的进步之一，我们肯定需要继续致力于开发新型抗菌素。” 研究资深作者Janelle Ayres说道，“但我们需要从历史中吸取教训，并考虑其他治疗传染病的方法，研究表明，如果能促进宿主的健康，而非只是杀死细菌，就能控制细菌的行为，使它们不会引发疾病，并且还能推动危险程度较低的菌株的进化。”

Ayres表示，越来越多的证据表明人体除了拥有可以杀死病原体的免疫系统外，还有所谓的合作防御系统，它能在宿主-微生物相互作用过程中促进机体健康，2017年，她的研究团队发现沙门氏菌可以让宿主克服在生病时对食物的天然厌恶感，从而为细菌提供更多营养，减轻宿主的感染。

在目前的研究中，Ayres的团队研究了一种由柠檬酸杆菌（CR）引起的小鼠胃肠道感染，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。

为了阐明合作防御系统的新机制，Salk研究所的人员采用了一种名为致死剂量50（LD50）的方法，在这样的细菌剂量下，可杀死50%的宿主种群，研究人员使用系统生物学方法分析了被感染的健康小鼠、被感染的患病小鼠，以及未被感染的健康小鼠的基因活性，结果表明，在受感染的健康小鼠中观察到铁代谢增加。

为了测试铁代谢在感染期间促进合作防御系统的重要性，研究人员给予一群小鼠 LD100剂量（将杀死100％的宿主）的柠檬酸杆菌，并将其中一半小鼠投以正常饮食，另一半投以含铁补充剂的饮食，14天后恢复正常饮食。到第20天，无铁组中所有被感染的小鼠都死于这种感染，而在补充铁的那一组中，即使在第30天，所有受感染小鼠仍然活着并且非常健康。

研究人员发现，即使他们给小鼠注射了1000倍于LD100剂量的病原体，两周的铁疗程也能让小鼠保持健康。短期的铁饮食导致小鼠出现胰岛素抵抗的急性状态，减少了从肠道中吸收的葡萄糖，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启动引发疾病的基因。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，也可以达到同样的效果。

有趣的是，研究小组发现一年后那些感染了柠檬酸杆菌但接受过两周的膳食铁疗法的小鼠仍然健康地活着，并且令人惊讶的是，它们的胃肠道里仍然存有病原体。“这让我们很兴奋，因为这表明我们基本上促成了弱化病原体菌株的发展。” Ayres说道。

为了确定是否是这种情况，研究小组对从这些小鼠身上分离出的柠檬酸杆菌的基因组进行了测序，发现在引起疾病的必需基因中，由于细菌已经积累了突变，使得这些基因失去了功能。这意味着，通过增加病原体可用的葡萄糖量，研究小组阻止了细菌打开导致宿主更多疾病症状的基因，并且随着时间的推移，通过满足其营养需求，病原体变得越来越不对抗并且更加合作。

虽然她的团队在临床前研究中发现膳食铁是治疗感染性腹泻的有效方法，但铁元素并不能解决所有的传染病。“一些传染病，比如疟疾，使用膳食铁治疗是不行的，因为寄生虫在铁环境中会茁壮成长。”Ayres表示，“然而我们的研究发现真的让我很受鼓舞，因为这表明用宿主和病原体共同的饮食元素操纵两者的代谢状态，在治疗感染方面将极有成效，这意味着我们可以用更全面的方式来治疗感染。”

该小组接下来计划探索弱化的细菌菌株是否可以用作一种活疫苗，或者是否（以及在什么条件下）弱化菌株可以恢复毒性或致死率。

原文检索

《Scientists find that common dietary elements cure lethal infections, eliminating the need for antibiotics》

来源：医谷网   作者：周会棋（编译）