氨基酸竞争塑造鲍曼不动杆菌肠道定植机制
氨基酸竞争塑造鲍曼不动杆菌肠道定植机制
芝加哥伊利诺伊大学Lauren D. Palmer教授团队在《Cell Host & Microbe》发表的最新研究揭示了鲍曼不动杆菌通过利用鸟氨酸代谢与肠道微生物群竞争,从而在肠道中持续定植的机制,这项研究为理解这一重要病原体的肠道定植策略提供了新见解。
鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii)是一种重要的医院获得性机会致病菌,被世界卫生组织列为抗生素研发的最高优先级目标。这种病原体能够在医院环境中持续存在,通过无症状定植患者和医护人员的肠道微生物群进行传播。研究表明,肠道定植是鲍曼不动杆菌感染和传播的主要风险因素,但关于其肠道定植的生态因素和分子机制尚不清楚。
主要研究发现
鲍曼不动杆菌和其他致病性不动杆菌属进化出了利用非首选碳源——氨基酸鸟氨酸的能力。通过分析229株鲍曼不动杆菌基因组,发现83.9%的菌株编码了一个部分重复的精氨酸琥珀酰转移酶(AST)途径操纵子(astNOP),其中AstO(鸟氨酸琥珀酰转移酶)对鸟氨酸分解代谢至关重要。
在抗生素处理的小鼠模型中,发现鲍曼不动杆菌需要AstO依赖的鸟氨酸分解代谢来与肠道微生物群竞争并持续定植。当给予饮食补充鸟氨酸时,鲍曼不动杆菌的长期粪便排出显著增加。相比之下,补充首选碳源(如谷氨酸单钠或组氨酸)可以消除对鸟氨酸分解代谢的需求。
图1 AST途径操纵子赋予鲍曼不动杆菌的鸟氨酸分解代谢,并有助于其肠道定植[1]
临床相关性发现
在人类婴儿研究中,分析了1、4、12和24个月大健康婴儿的粪便样本。结果显示,4个月大婴儿中鲍曼不动杆菌的检出率和相对丰度最高,而配方奶喂养的4个月大婴儿中鲍曼不动杆菌的丰度显著高于母乳喂养的婴儿。值得注意的是,配方奶喂养婴儿的微生物群α多样性与母乳喂养婴儿相似或更高,表明这种关联并非由微生物群多样性降低所介导。这一发现表明,饮食中的氨基酸含量可能影响鲍曼不动杆菌的肠道定植。
图2 鲍曼不动杆菌在4个月大健康婴儿粪便样本中的丰度随着配方喂养而增加[1]
研究意义与展望
这项研究首次阐明了鲍曼不动杆菌在肠道中定植的代谢策略,揭示了氨基酸竞争在这一过程中的核心作用。研究结果提示调整饮食氨基酸组成可能影响鲍曼不动杆菌的定植,可为高危患者提供潜在的营养干预方向。未来研究可以探索针对鲍曼不动杆菌氨基酸代谢途径的抑制剂,或者通过调节肠道微生物群组成来增强对这类病原体的定植抗性。
参考文献:
[1] Ren et al., Amino acid competition shapes Acinetobacter baumannii gut carriage. Cell Host & Microbe, 2025, 33: 1-16. DOI: 10.1016/j.chom.2025.07.003.
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