Nature：揭示肠道细菌如何进化并产生致病性

肠道微生物既与良好的健康有关，也与促进自身免疫性疾病、炎症性肠病、代谢综合征，甚至是神经精神疾病等疾病的产生有关。对这些不好影响的一个流行解释是所谓的“肠漏（leaky gut）”假说，即潜在的破坏性细菌逃出肠道，引发慢性炎症反应，从而导致多种疾病。但是，一个未解之谜是潜在的致病细菌如何能在健康人中存在几十年而没有明显的健康后果。

在一项新的研究中，耶鲁大学免疫生物学助理教授Noah Palm及其研究团队对这个谜团提出了新的见解。他们描述了肠道细菌如何随着时间的推移而进化，通过获得跨越肠道屏障的迁移能力而变得更具致病性，并在肠道以外的器官中持续存在，从而驱动慢性炎症和相关病症。相关研究结果于2022年7月13日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Within-host evolution of a gut pathobiont facilitates liver translocation”。

在这项新的研究中，Palm团队研究了一种潜在的致病细菌的遗传学和行为，他们将这种细菌植入缺乏自身肠道微生物的无菌小鼠中。随着时间的推移，他们发现这些细菌分化成两个不同的群体：一个与祖先菌株的行为相似，另一个获得了微小的DNA突变而使它们能够生活在肠道的粘膜内，并在逃离肠道后持续存在于淋巴结和肝脏中。

不像传统的病原体会促使免疫系统迅速清除，这些迁移的小菌群在器官中保持半隐蔽状态，可以避免免疫系统的注意---至少是暂时的。然而，这些作者发现，随着时间的推移，它们的存在最终会引发炎症性病变，如自身免疫性疾病。他们说，这种现象至少可以部分解释为何一些有潜在致病菌的人从不患病，但是为何患病风险随着年龄的增长而增加。

这些作者说，肠道细菌变得更具致病性的这种能力是由一种称为“宿主内进化（within-host evolution）”的现象驱动的，它解释了为什么生活在我们肠道中的单个细菌物种能够在我们的一生中适应和进化。这一发现表明，影响宿主内进化的速度或轨迹的环境因素也将对微生物群驱动的疾病产生重要影响。例如，食用健康饮食的人倾向于在他们的肠道中出现多样化的细菌群落。这意味着许多不同的细菌必须竞争空间和资源，限制了任何单个细菌物种的群体规模，从而降低了潜在的不健康细菌变体出现和逃离肠道的机会。Palm解释说，然而，在细菌群落多样性较低的情况下，肠道内可能会出现更多的生态位，从而增加了产生破坏性细菌变体的可能性。

在单克隆定植的C57BL/6小鼠的鹑鸡肠球菌分离株中检测到突变。图片来自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04949-x。

Palm说，“这些细菌基本上预先适应了存在于肠道外的器官中。我们认为，由于非致病菌株在个体之间的优先传播，这一进化过程在每个新的宿主身上重新开始。”

他补充说，了解宿主内部进化在塑造肠道内细菌行为方面的作用，最终可能会发现新的治疗干预措施来限制或重定向这一过程，以防止与“肠漏”相关的多种疾病的产生。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Yi Yang et al. Within-host evolution of a gut pathobiont facilitates liver translocation. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-04949-x.