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病毒和细菌如何在肠道菌群中保持平衡

“一切适度”这句格言不仅适用于食物和饮料,也适用于我们肠道内帮助我们消化食物和饮料的大量细菌。事实证明,这一规律也可能延伸到鲜为人知的噬菌体,也就是感染我们体内细菌的病毒。

就像俄罗斯套娃一样,我们的身体里寄生着将近100万亿个细菌细胞,这些细菌细胞构成了我们体内的微生物——而且这些细菌细胞也有自己的“居民”。

“我们越来越认识到,人类肠道中最丰富的微生物实体实际上是病毒,”密歇根大学医学院微生物学和免疫学副教授埃里克·马滕斯博士说。

他的团队一直在探索细菌和病毒在人类肠道内共存的令人费解的方式。这个秘密可能就在于一种看起来毛茸茸的糖衣细菌,它不仅用来抵御人体免疫系统的攻击,还可以抵御各种入侵的病毒。

使用一种常见的肠道拟杆菌(简称BT),马滕斯的团队开始研究BT和病毒之间复杂的相互作用,方法是在实验室中让它们相互竞争。

当受到从废水中收集的病毒或噬菌体的挑战时,有些细菌能够抵抗感染,而有些则不能。马滕斯说:“当一种特定的噬菌体出现,可以杀死种群中的某些成员时,它就会这样做,耐药细菌就会迅速生长。”

然而,有些细菌并没有永久改变允许病毒穿透的受体,并潜在地伤害自身,而是通过一种叫做相位变化的可逆过程,暂时打开了抵抗状态。但是细菌群体中的一些成员,不知道噬菌体的持续存在,关闭了这个抗性开关,使它们容易感染……等等。

研究小组对BT菌株进行了基因改造,使其只表达八种不同化学成分的胶囊中的一种,以及一种完全没有涂层的BT菌株。在所有情况下,部分而非全部的胶囊都能阻止感染。令人惊讶的是,研究人员注意到秃头细菌也能躲避感染。马滕斯说:“我们很好奇,我们可以拿走所有的胶囊,然后用这些噬菌体感染它,细菌仍然可以存活,这就需要它们有一个备用机制。”

肠道微生物群及其噬菌体之间的相互作用可能对人类疾病有影响。“我们的一种假设是,每个人的肠道内都携带着不同类型的病毒。有些可能或多或少具有免疫原性,与我们的免疫系统相互作用导致炎症。但它们也可能通过强迫细菌表达某些功能或胶囊来改变那里的细菌的生理机能,我们也知道这些功能或胶囊与免疫系统相互作用。

他说,这项研究有助于解释这种古老的观察,即这些细菌与它们的病毒共存。马滕斯指出,“任何一方都不一定会战胜另一方。”因此,细菌病毒可以为疾病的治疗提供一种有益的改变肠道微生物群的方法。

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