Nature：揭秘肠道细菌利用死亡细胞所释放的营养物质作为燃料来引发宿主机体感染的分子机制

2021年8月9日 讯 /生物谷BIOON/ --调节性细胞死亡是生命的一个组成部分，其对有机体的发育和平衡有着非常广泛的影响；包括死亡细胞的清除在内的调节性细胞死亡过程的功能失调会表现为包括胃肠道在内的多种组织的病理学症状。细胞死亡和胃肠道病变之间存在着一种长期被重视但却并未阐明的关系，其中存在潜在的微生物成分，但研究人员并不清楚死亡的哺乳动物细胞对细菌生长的直接影响效应。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03785-9

近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Microbes exploit death-induced nutrient release by gut epithelial cells”的研究报告中，来自根特大学等机构的科学家们通过研究揭示了肠道细菌如何利用死亡细胞所释放的营养物质作为燃料来建立肠道感染。长期以来，研究人员一直在研究看似两个不同的研究领域，即特定细菌在人类机体肠道定植的机制，以及人类机体细胞死亡的机制。那么这两种过程之间存在着怎样的神秘关联呢？

研究者Kodi Ravichandran表示，几十年来我们一直知道，细胞死亡过程自身能通过改变机体的免疫反应从而间接影响细菌的感染；与此同时，研究人员还研究分析了死亡的细胞如何与其“邻居”之间进行交流沟通。如果这些死亡的细胞能够分泌特殊因子来被附近健康的细胞所识别并感知，那么到底有什么样的机制能阻断像肠道菌群一样的其它有机体来识别相同的分子呢？

利用细胞耒阳无和健康的小鼠组织系统，研究人员发现，当肠道上皮细胞开始死亡时，某些分子就会被主动产生并脱落；有意思的是，这些分子能被诸如沙门氏菌和大肠杆菌等肠道菌群直接感知和利用。研究人员表示，死亡细胞和肠道细菌之间的关联（研究者将其称之为死亡诱导的营养物质释放，DINNR），会发生在多个疾病背景下。肠道细菌能利用细胞死亡相关的分子来在多种情况下帮其定植，比如食物中毒、炎性疾病和化疗诱导的粘膜炎症；胃肠道毒性就是接受化疗的癌症患者所出现的一种主要的副作用，其或许需要改变剂量来降低疗效；此外，接受化疗的癌症患者发生后续感染的风险会明显增加。

原代结肠细胞在体外的死亡过程。

图片来源：Anderson, C.J., et al. Nature (2021). doi：10.1038/s41586-021-03785-9

研究者Anderson说道，研究人员非常感兴趣化疗和细菌感染之间的关联，与食源性感染、炎性肠病或克罗恩病的发作不同的是，患者并不知道其何时会受到攻击；而医生则能确切知道他们给予癌症患者使用了什么化疗药物，这就意味着研究人员有了一个治疗窗口，来帮助他们尝试开发特定类型的疗法组合从而限制细菌对其养料的获取。

研究者还发现，限制死亡细胞释放的特定营养物质，而不必阻断细胞死亡过程本身，或许能保护动物机体免于感染；据研究者介绍，这对于未来开发治疗机体感染的新型疗法至关重要。让研究人员兴奋的是，他们或许并不需要寻找所谓的“圣杯”，如果能够改变或限制在死亡过程中所释放的某些营养物质的话，他们就能改善患者的治疗和护理。而与任何一项基础研究一样，后期研究人员还有大量工作去做，但未来治疗的机会却是存在的。

综上，本文研究中，科学家们从一个新的层面阐明了复杂的宿主-病原体之间的相互作用，其中死亡诱导的营养物质释放或能作为肠道菌群的燃料来源，这对于肠道炎症和细胞毒性化疗手段的开发具有重要的意义和影响。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Anderson, C.J., Medina, C.B., Barron, B.J. et al. Microbes exploit death-induced nutrient release by gut epithelial cells. Nature (2021). doi：10.1038/s41586-021-03785-9