艰难梭菌利用有毒化合物在肠道中生存和生长

艰难梭菌（Clostridioides difficile）是导致医疗相关性腹泻最常见的病原体，它可以通过利用一种杀死人体微生物群落内常驻微生物的化合物来生存和生长，从而在感染的微生物群落中获得竞争优势。

由范德比尔特大学医学中心的研究人员领导的一个团队发现了艰难梭菌如何将有毒化合物4-硫尿嘧啶（可能来自西兰花等食物）转化为可用的营养物质。他们的研究结果于3月25日发表在《细胞宿主与微生物》杂志上，增加了对艰难梭菌感染分子驱动因素的理解，并指出了新的治疗策略。

根据美国疾病控制与预防中心的数据，每年在美国约有50万例艰难梭菌感染。增加艰难梭菌感染风险的因素包括使用抗生素、65岁以上以及最近在医院和其他医疗机构的住院经历。

与其他病原体一样，艰难梭菌必须获取营养物质才能生存和生长。

“我们感兴趣的是了解艰难梭菌在感染过程中所需的营养物质，以及你吃的食物如何影响艰难梭菌在你微生物群落中的摄取。”该研究的第一作者、研究生马修·芒内克（Matthew Munneke）说，他与埃里克·斯卡尔（Eric Skaar）教授合作，后者是病理学欧内斯特·W·古德帕斯特教授，也是范德比尔特感染、免疫和炎症研究所的主任。

研究小组专注于核苷酸——DNA和RNA的构建块，这是艰难梭菌尚未充分研究的一类营养物质。

研究人员发现，艰难梭菌必须获取某种类型的核苷酸（嘧啶）才能引起感染，并且他们发现了一种酶，命名为TudS（硫尿嘧啶脱硫酶），艰难梭菌利用这种酶从相关化合物4-硫尿嘧啶中回收嘧啶核苷酸尿嘧啶。

他们表明，4-硫尿嘧啶被整合到RNA中，对没有TudS酶的微生物群落常驻微生物是有毒的。然而，在艰难梭菌中，TudS酶会修饰并解毒4-硫尿嘧啶，使其成为可用的营养物质。研究人员证明，TudS有助于喂食4-硫尿嘧啶的小鼠和一个含有从人粪便中分离出的细菌群落并添加了4-硫尿嘧啶的新MiniBioreactor模型中的艰难梭菌的“适应性”。

“我们认为4-硫尿嘧啶代谢对艰难梭菌有益，因为它作为营养物质促进细菌生长，而且可能抑制邻近细菌，这会使艰难梭菌在微生物群落环境中具有进一步的竞争优势。”芒内克说。

TudS酶可能代表了一种新的治疗靶点，用于治疗艰难梭菌感染。许多微生物群落常驻微生物（或人类细胞）中不存在这种酶，因此针对它的抗菌药物可能有助于保留健康的微生物群落微生物群，他指出。

研究人员还表明，将艰难梭菌的TudS酶添加到益生菌大肠杆菌株中，可以在体外模型中减弱艰难梭菌的适应性优势。

“可能可以使用带有这种酶的益生菌来削弱艰难梭菌在微生物群落中的生存能力，并将其排出。”芒内克说。

尽管研究人员显示4-硫尿嘧啶存在于人类微生物群落中，但其来源尚不清楚。食用富含十字花科蔬菜（如羽衣甘蓝和其他绿叶蔬菜、西兰花和花椰菜）的牲畜体内4-硫尿嘧啶水平较高，而西兰花中也存在4-硫尿嘧啶，这表明饮食可能是4-硫尿嘧啶在人类微生物群落中的来源之一。

“需要更多的研究来了解4-硫尿嘧啶的来源，但如果它来自饮食，这可能会为艰难梭菌感染提供饮食干预措施。”芒内克说。

不过，现在还不必放弃食用十字花科蔬菜。在健康的微生物群落中，一些微生物群落常驻微生物含有与TudS相关的酶，并可能将4-硫尿嘧啶转化为营养物质。这些微生物可能在艰难梭菌感染的微生物群落中缺失，芒内克说。

该论文的其他范德比尔特大学医学中心作者包括凯瑟琳·谢尔顿（Catherine Shelton）、达里安·卡罗尔（Darian Carroll）、妮可·基希霍夫（Nicole Kirchoff）、马丁·道格拉斯（Martin Douglass）、M.韦德·卡尔卡特（M. Wade Calcutt）、凯瑟琳·吉布森-科尔利（Katherine Gibson-Corley）、玛丽贝丝·尼科尔森（Maribeth Nicholson）和玛丽安娜·宾德洛斯（Mariana Byndloss）。佛罗里达大学和贝勒医学院的合作者也为这项研究做出了贡献。

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