使用蚯蚓是地球上最簡(jiǎn)單的動(dòng)物之一，萊斯大學(xué)的生物科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了維生素B12過(guò)少的飲食和兩種可能致命的病原體感染風(fēng)險(xiǎn)增加之間的第一個(gè)直接聯(lián)系。

盡管它們簡(jiǎn)單，1毫米長(zhǎng)的線蟲稱為秀麗隱桿線蟲(秀麗隱桿線蟲)與人類有著重要的限制：它們不能制造B12并且必須從它們的飲食中獲得所需的一切。在今天發(fā)表于PLOS Genetics的一項(xiàng)研究中，來(lái)自Rice生物化學(xué)家和癌癥研究員Natasha Kirienko的研究人員描述了B12缺乏的飲食如何在細(xì)胞水平上損害秀麗隱桿線蟲的健康，降低了蠕蟲代謝支鏈氨基酸的能力酸(BCAA)。該研究表明，分解BCAAs的能力降低導(dǎo)致部分代謝的BCAA副產(chǎn)物的毒性累積，從而損害線粒體健康。

研究人員研究了兩種蠕蟲的健康狀況，其中一種在B12中飲食充足，另一種在飲食中B12過(guò)少。與第二批蠕蟲一樣，至少有10%的美國(guó)成年人在飲食中攝入過(guò)少的B12，這種風(fēng)險(xiǎn)會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而增加。

“我們使用秀麗隱桿線蟲來(lái)研究飲食對(duì)宿主的影響，發(fā)現(xiàn)一種食物能夠顯著增加對(duì)多種壓力因素的抵抗力 - 如熱和自由基 - 以及病原體，”Kirienko說(shuō)，賴斯生物科學(xué)助理教授和CPRIT癌癥研究學(xué)者。

Kirienko是這項(xiàng)研究的首席科學(xué)家和共同作者，他說(shuō)B12的發(fā)現(xiàn)令她的團(tuán)隊(duì)感到驚訝，該團(tuán)隊(duì)首先注意到旨在調(diào)查銅綠假單胞菌(銅綠假單胞菌)發(fā)病機(jī)制的實(shí)驗(yàn)中的效果，這可能是致命的。根據(jù)疾病控制中心的數(shù)據(jù)，每年有大約51,000名美國(guó)醫(yī)院病人感染蠕蟲和人類的疾病。

她的實(shí)驗(yàn)室與世界上數(shù)以千計(jì)的其他人一樣，使用秀麗隱桿線蟲作為模型生物來(lái)研究疾病，藥物，毒素和其他影響人類和動(dòng)物的過(guò)程的影響。在許多秀麗隱桿線蟲研究實(shí)驗(yàn)室中，蠕蟲被喂食大腸桿菌(E.coli)，這是一種常見(jiàn)的人體腸道細(xì)菌，它本身就是一種模式生物。

“我們發(fā)現(xiàn)大腸桿菌菌株OP50和菌株HT115之間的轉(zhuǎn)換極大地改變了蠕蟲的抗逆性，”Kirienko說(shuō)。她說(shuō)，花了大約兩年的后續(xù)研究來(lái)分離應(yīng)激和病原體抗性的生化機(jī)制。她的研究團(tuán)隊(duì)包括研究主要合著者Alexey Revtovich和共同作者Ryan Lee。

“兩種飲食之間的關(guān)鍵區(qū)別在于HT115和OP50從環(huán)境中獲取B12的能力，”研究科學(xué)家Revtovich說(shuō)。“我們發(fā)現(xiàn)HT115在這方面效率更高，與OP50相比，它所需的蛋白質(zhì)產(chǎn)量是其收獲B12所需蛋白質(zhì)的8倍。”

研究人員使用了大量的測(cè)試來(lái)證實(shí)他們的結(jié)果，并排除了其他可能的效果機(jī)制。他們還發(fā)現(xiàn)，HT115飲食中的秀麗隱桿線蟲具有抵抗另一種致命的人類病原體糞腸球菌(Enterococcus faecalis)感染的能力。

萊斯是賴斯的一名本科生，他說(shuō)這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了全世界線蟲實(shí)驗(yàn)室需要關(guān)注飲食對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能產(chǎn)生的不同影響。

“一些實(shí)驗(yàn)室使用OP50作為標(biāo)準(zhǔn)食品，其他實(shí)驗(yàn)室使用HT115甚至另一種大腸桿菌菌株，”Lee說(shuō)。“我們的研究結(jié)果顯示，這些飲食之間存在顯著的代謝差異，這些差異可能會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果的實(shí)質(zhì)性不確定性。”

由于德克薩斯州癌癥預(yù)防和研究所(CPRIT)的招募補(bǔ)助金，Kirienko于2015年加入了賴斯的教職，該州于2007年批準(zhǔn)了一項(xiàng)州級(jí)投票計(jì)劃，該計(jì)劃將提供30億美元用于支持全州的癌癥研究。迄今為止，CPRIT通過(guò)其學(xué)術(shù)研究，預(yù)防和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究計(jì)劃向德克薩斯州的研究人員，機(jī)構(gòu)和組織提供了22億美元的贈(zèng)款。

Kirienko說(shuō)：“這項(xiàng)工作與線粒體健康有關(guān)。” “在這種情況下，我們正在努力改善線粒體健康，以幫助抵抗感染。對(duì)于CPRIT，我們正試圖做相反的事情。我們想要破壞癌細(xì)胞中的線粒體來(lái)殺死它們。所以，實(shí)際上，現(xiàn)在我們知道這一點(diǎn)重要的是，它為癌細(xì)胞提供了另一個(gè)潛在的目標(biāo)。“