肠道“小霸王”来袭！沃氏嗜胆菌的“打怪升级”之路

在当今快节奏的生活中，高脂饮食已成为许多人餐桌上的“常客”，然而这种饮食习惯却悄然改变了我们肠道微生物群的生态平衡。Bilophila wadsworthia（沃氏嗜胆菌），一种原本默默无闻的肠道细菌，却在高脂饮食的“滋养”下迅速崭露头角。它是一种严格厌氧的硫酸盐还原菌，能够代谢有机硫化合物并产生硫化氢，这种气体在肠道中既可能发挥抗菌作用，也可能引发炎症。此前的研究已发现，沃氏嗜胆菌在高脂饮食诱导的肠道菌群失调中扮演着关键角色，其增殖与炎症性肠病、脂肪肝等疾病密切相关。然而，沃氏嗜胆菌是如何在肠道中定植的，它与肠道中的其他微生物和宿主之间又有着怎样的复杂互作关系，这些问题一直困扰着科学家们。

2025年5月30日，英国Quadram生物科学研究所Lizbeth Sayavedra及其团队在Nature Communications发表题为“Bacterial microcompartments and energy metabolism drive gut colonization by Bilophila wadsworthia”的研究性文章，该研究通过转基因突变体库（TraDIS）、宏基因组和代谢组学，分析了高脂饮食下沃氏嗜胆菌在无菌小鼠肠道的定植机制，发现沃氏嗜胆菌依赖细菌微隔室和能量代谢基因定植肠道，其与共生菌群的互作通过硫化氢和乙醇代谢加剧宿主肝损伤及肠道屏障功能障碍。

图1 文献信息

在该研究中，作者采用了全基因组转座子插入测序（TraDIS）技术，构建了一个包含40,613个插入突变的文库。通过喂食牛奶源高脂饲料的无菌小鼠中进行实验，比较了沃氏嗜胆菌单独定植和与简化人源微生物群共定植的情况。结果发现，沃氏嗜胆菌在肠道中定植需要34个关键基因，其中包括与细菌微区室形成和功能相关的两个基因簇，以及一个与能量代谢相关的NADH脱氢酶（hdrABC-flxABCD）。透射电镜观察显示，沃氏嗜胆菌在肠道中形成了多边形的BMC结构（直径约100-150 nm），而在体外培养时并未观察到这种结构。这些微区室通过代谢牛磺酸衍生物产生乙醛和乙酸盐，同时hdrABC-flxABCD复合体通过电子分叉机制再生NAD⁺，构成了沃氏嗜胆菌能量代谢的核心。当沃氏嗜胆菌与简化人源微生物群共定植时，其丰度虽然降低，但致病性却显著增强。作者进一步分析代谢组，结果显示共定植组粪便中的短链脂肪酸（SCFA）减少，而肝脏乙醇浓度显著高于沃氏嗜胆菌单独定植组。宏转录组分析进一步揭示，在共定植状态下，沃氏嗜胆菌的甲酸脱氢酶fdol表达下调7.6倍，而双功能醛/醇脱氢酶adhE上调2.7倍，表明沃氏嗜胆菌转向了发酵代谢。

这项研究首次揭示了沃氏嗜胆菌通过BMC和电子传递链的协同作用适应肠道环境的分子机制。沃氏嗜胆菌的致病性并非单纯依赖H₂S的产量，而是受到微生物群落的调节。微生物互作会促使沃氏嗜胆菌转向发酵代谢，产生乙醇等次级代谢物，这为解释高脂饮食相关代谢紊乱提供了新的机制。

这项研究不仅增进了我们对沃氏嗜胆菌在肠道中定植机制的理解，还为开发针对代谢性疾病的精准干预措施提供了潜在的靶点。未来，我们或许可以通过调控特定菌群（如产丁酸的Clostridium butyricum）或补充特定代谢物（如肌苷）来干预沃氏嗜胆菌的致病过程。此外，这项研究也提醒我们，肠道微生物与宿主之间的关系远比我们想象的复杂，饮食习惯对肠道微生物群的影响可能远远超出了我们的认知。未来，随着对肠道菌群研究的不断深入，我们或许能够更加精准地调控肠道微生物群落，为人类健康保驾护航。关于沃氏嗜胆菌以及肠道微生物的奥秘，还有许多等待我们去探索，让我们共同期待更多精彩的研究成果！

参考文献：Lizbeth Sayavedra, Muhammad Yasir, Andrew Goldson, et al. Bacterial microcompartments and energy metabolism drive gut colonization by Bilophila wadsworthia. Nature Communications.2025-05-30;16(1):5049.doi:10.1038/s41467-025-60180-y.