研究活體斑馬魚的研究人員在接觸霍亂弧菌霍亂弧菌后不久，腸道收縮強(qiáng)度增加了200%，導(dǎo)致腸道細(xì)菌被排出。這八位共同作者寫道，這一發(fā)現(xiàn)在“美國國家科學(xué)院院刊”上的一篇論文中有詳細(xì)描述，“非常出人意料”。

研究人員使用遺傳操作和尖端三維顯微鏡來監(jiān)測當(dāng)致病微生物最初被引入斑馬魚幼蟲時(shí)會發(fā)生什么，斑馬魚幼蟲是一種通常被研究作為了解脊椎動物(包括人類)健康和疾病的模型。

物理學(xué)家，分子生物學(xué)家和微生物學(xué)家的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)專注于VI型分泌系統(tǒng)的魚叉狀注射能力，這是一種在許多細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的附屬物，包括霍亂弧菌。它將有毒蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到競爭的健康細(xì)胞中。

科學(xué)家設(shè)計(jì)了霍亂弧菌突變體，這些突變體具有不同的分泌系統(tǒng)，然后觀察了微生物的行為，因?yàn)樗鼈兦秩肓藙游锬c道中的本地物種氣單胞菌(Aeromonas veronii)定殖的斑馬魚。

正如預(yù)期的那樣，當(dāng)霍亂弧菌進(jìn)入腸道時(shí)，天然細(xì)菌被迅速沖洗掉，而不是簡單地在接觸時(shí)殺死天然氣單胞菌腸道細(xì)菌。

研究報(bào)告的共同作者Brian K. Hammer說：“分泌系統(tǒng)引起腸蠕動過程強(qiáng)度的顯著增加，腸道內(nèi)容物向胃腸道移動的收縮，就像從一端到另一端擠壓一管牙膏一樣。”佐治亞理工學(xué)院的微生物學(xué)家。

研究人員推測，消化系統(tǒng)中意外的細(xì)菌操作可能是由已知與肌動蛋白(一種細(xì)胞支架蛋白)結(jié)合的VI型機(jī)器的特定部分驅(qū)動的。科學(xué)家從細(xì)菌基因中刪除了肌動蛋白結(jié)合域，發(fā)現(xiàn)霍亂弧菌失去了增強(qiáng)蠕動的能力和驅(qū)逐天然氣單胞菌的能力。

這些發(fā)現(xiàn)為水性霍亂弧菌的功能提供了新的視角。根據(jù)美國疾病控制和預(yù)防中心的數(shù)據(jù)，霍亂弧菌每年在全球范圍內(nèi)引發(fā)超過三百萬例急性腹瀉病和100,000例死亡。

俄勒岡大學(xué)物理學(xué)教授Raghuveer Parthasarathy表示，“了解細(xì)菌能夠侵入腸道的策略可以打開可能破壞這些途徑的治療之門”，其成像和分析技術(shù)被用于研究。

因?yàn)閂I型分泌系統(tǒng)也存在于天然腸道細(xì)菌中，包括人類腸道微生物組中的細(xì)菌，它可能被用于治療，包括特別設(shè)計(jì)的益生菌，以促進(jìn)有益物種或抵御疾病入侵，佐治亞理工學(xué)院的錘子說。

“我們懷疑其他腸道微生物，無論是致病性的還是有益的，都可能同樣利用這種分泌系統(tǒng)重塑其環(huán)境，”Parthasarathy說。

以前關(guān)于這種分泌系統(tǒng)的大多數(shù)研究依賴于研究動物體外的細(xì)菌，例如培養(yǎng)皿上的細(xì)菌，或者通過檢查糞便樣品來推斷感染期間腸道中發(fā)生的情況。

Parthasarathy說，雖然研究小組捕捉到霍亂弧菌入侵的影響，但了解它如何在宿主中生根，例如動物中特定細(xì)胞的目標(biāo)，是一個(gè)懸而未決的問題。

“我們?nèi)匀徊恢肋@種分泌系統(tǒng)的魚叉的作用是如何引起肌肉收縮的變化，”哈默說。“我們懷疑我們所觀察到的可能是對腸道內(nèi)層刺激的免疫反應(yīng)，但腸道內(nèi)的哪些細(xì)胞被戳刺?”

How the findings may reflect the colonization ofVibrio choleraein humans is not known, but the role of the secretion system makes a similar result plausible, the researchers wrote in their conclusion.

The findings emerged from a collaboration born in 2015 when Hammer, Parthasarathy and co-author Joao Xavier, a researcher at the Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, discussed joint research possibilities during a conference, Scialog: Molecules Come to Life, in Tucson, Arizona.

Scialog(科學(xué)與對話)由科學(xué)進(jìn)步研究公司組織，并與戈登和貝蒂摩爾基金會共同贊助，得到西蒙斯基金會的額外支持。Scialog的目標(biāo)是迅速催化新的跨學(xué)科協(xié)作團(tuán)隊(duì)，例如由Hammer，Parthasarathy和Xavier組建的團(tuán)隊(duì)，致力于從對話中產(chǎn)生的高風(fēng)險(xiǎn)，高回報(bào)的項(xiàng)目。

因此，他們的三個(gè)實(shí)驗(yàn)室獲得了戈登和貝蒂摩爾基金會以及西蒙斯基金會的獎勵，以追求他們的Scialog理念。美國國家科學(xué)基金會，國立衛(wèi)生研究院，MJ Murdock慈善信托基金和Kavli Microbiome Ideas Challenge也支持這項(xiàng)研究。