由慕尼黑大学生物中心微生物学教授SimonHeilbronner领导的研究小组研究了鼻腔内定植的各种细菌如何应对鼻腔缺铁以及如何相互作用。
这项研究最近发表在《ISME杂志》上,结果表明,微生物群的组成会影响多重耐药葡萄球菌在鼻腔中的繁殖情况。这为通过鼻腔益生菌有对性地抑制潜在危险细菌开辟了途径,而无需使用抗生素。
我们与无数微生物共享一个身体。它们栖息在我们的肠道、皮肤和口腔、鼻子等身体孔道中。这些微生物群的组成对我们的健康有重大影响。
虽然某些细菌对我们有益,但其他细菌却对我们有害。金电影 葡萄球菌属于后者:“抗生素耐药性葡萄球菌可以隐藏在健康人的微生物群中而不被注意,”海尔布隆纳解释说。
三分之一的人类都是这种情况。只要细菌留在鼻子里,我们就不会注意到它们。但如果它们进入我们的血液——例如手术后——它们就会引起严重的疾病。
这些感染会严重危及生命,而且细菌甚至对抗生素也产生了耐药性。多重耐药性医院细菌越来越成问题,并已发展成为全球健康危机。确保患者入院前鼻腔内没有危险病原体可以挽救生命。
鼻腔栖息地
金电影 葡萄球菌为什么会出现在一些人的鼻子中,而不出现在另一些人的鼻子中,这在很大程度上仍是一个谜。“我们对决定一个人是否会被金电影 葡萄球菌寄生的因素知之甚少,”海尔布隆纳说。宿主的遗传和环境条件只会产生中等程度的影响。“相比之下,越来越清楚的是,某些其他细菌的存在可以帮助或阻碍病原体的生长。”
由于缺乏对鼻部微生物生态系统的全面研究,科学家对其背后的机制知之甚少。
在这项新研究中,海尔布隆纳和他的同事研究了人类鼻腔中11个细菌属的94种菌株。他们的重点是微生物的一个非常特殊的特性。海尔布隆纳说:“鼻子中铁元素严重短缺。”
通过限制这种必需营养素,人类免疫系统可以保护自己免受不速之客的侵扰。因此,想要在鼻腔中生存的细菌需要一种策略:它们会产生所谓的铁载体——铁结合分子,并将其释放到环境中。
这位传染病生物学家建议:“你可以把它们想象成细菌用来捕捉铁的分子网。”一旦铁载体富含所需的微量元素,它们就会被重新吸收——尽管并不总是由产生它们的同一细菌吸收。
铁矿之争
研究人员发现,我们的鼻子是一个复杂的铁相关贸易联盟和敌对袭击网络的所在地。他们发现了他们所研究的细菌之间存在各种形式的相互作用。一些微生物与金电影 葡萄球菌共享铁载体和与之结合的铁。可以说,它们与病原体合作,互利双赢。
相比之下,其他细菌的行为则不那么社会化。有些细菌会利用金电影 葡萄球菌的铁载体,但会使用分子加密来保护自己的铁载体不被病原体利用。作者将这种策略称为“锁住”铁。
鼻虫中也有盗贼,它们不生产自己的铁载体(因为生产成本高昂),而是专门掠夺其他细菌生产的铁载体。许多这样的“劫掠者”专门攻击病原体的铁载体。
Heilbronner和他的团队能够证明,如果环境中的细菌掠夺金电影 葡萄球菌的铁载体而不给予任何回报,那么金电影 葡萄球菌的生长就会受到抑制。
“在这项研究中,我们鉴定出不同种属的几种菌株,它们以不同的方式与金电影 葡萄球菌相互作用,”Heilbronner观察道。“结果表明,邻近的细菌可以通过窃取病原体的铁元素,为葡萄球菌创造一个不利的环境。”
这为开发鼻腔益生菌以抑制鼻腔中的多重耐药葡萄球菌铺平了道路。铁载体海盗因此可以成为为医学服务的私掠者,负责掠夺金电影 葡萄球菌的铁以阻止其传播。