一种主要存在于动物产品、坚果、种子、全谷物和豆类中的氨基酸对致病性大肠杆菌能起到保护作用。

  根据3月13日发表在《自然》杂志上的一项研究，肠道细菌和富含氨基酸色氨酸的饮食可以对致病性大肠杆菌起到保护作用，致病性大肠杆菌会导致严重的胃部不适、痉挛、发烧、肠道出血和肾衰竭。

  这项研究揭示了饮食中的色氨酸——一种主要存在于动物产品、坚果、种子、全谷物和豆类中的氨基酸，是如何被肠道细菌分解成称为代谢物的小分子的。事实证明，这些代谢物中的一些可以与肠道上皮(表面)细胞上的受体结合，从而触发一条途径，最终减少大肠杆菌附着在肠道内壁上导致感染的蛋白质的产生。当大肠杆菌不能附着在肠道上并定植时，病原体就会良性地穿过并排出体外。

  该研究描述了一种受体DRD2在肠道中的未知作用。DRD2也被认为是中枢和周围神经系统中的多巴胺(神经递质)受体。

  化学生物学副教授Pamela Chang说:“实际上，这种受体可以在两个完全不同的领域发挥作用，在我们的发现之前，人们没有意识到这一点。”“我们基本上认为DRD2在肠道中充当微生物代谢物传感器，然后它的下游作用是帮助防止感染。”

  文章一作Samantha Scott(Chang实验室的博士后)说，“多巴胺受体D2通过微生物代谢物赋予定植抗性”。

  现在Chang、Scott和同事们已经确定了一种帮助预防大肠杆菌感染的特定途径，他们现在可能开始研究DRD2受体及其下游途径的成分，寻找治疗靶点。

  在这项研究中，研究人员使用了感染了Citrobacter rodentium的小鼠，这种细菌与大肠杆菌非常相似，因为某些致病性大肠杆菌不会感染老鼠。通过实验，研究人员发现，给小鼠喂食色氨酸补充饮食后，病原体和炎症(免疫系统活跃和感染的标志)减少了。然后，为了证明肠道细菌有作用，他们给小鼠抗生素来消耗肠道中的微生物，结果发现，尽管小鼠吃了色氨酸食物，但它们还是感染了这种细菌，这证实了对色氨酸的保护依赖于肠道细菌。

  然后，使用质谱法，他们进行了筛选，寻找肠道样本中色氨酸代谢物的化学特性，并确定了三种这样的代谢物，当给予色氨酸饮食时，这些代谢物显著增加。再一次，基于病原体水平和炎症，当这三种代谢物单独喂给小鼠时，它们与给小鼠喂食全色氨酸具有相同的保护作用。

  换一种方式，研究人员使用生物信息学来发现哪些蛋白质(和受体)可能与色氨酸代谢物结合，从一长串列表中，他们在同一家族的多巴胺受体中确定了三个相关的受体。在实验室中使用人类肠道细胞系，他们能够分离出受体DRD2，因为它在色氨酸代谢物存在的情况下对感染具有保护作用。

  在确定了代谢物和受体后，他们分析了DRD2在人类肠道上皮细胞中的下游途径。最终，他们发现当DRD2通路被激活时，宿主产生肌动蛋白调节蛋白的能力受到损害。Citrobacter rodentium(和大肠杆菌)需要肌动蛋白附着在肠道上皮细胞上，在那里定植并将毒力因子和毒素注入引起症状的细胞。但是没有肌动蛋白聚合它们就不能附着病原体就能通过并清除。

  实验揭示了多巴胺受体DRD2在肠道中的新作用，它控制肌动蛋白，并影响一种以前未知的途径，以阻止致病菌在肠道中定植的能力。

  参考文献

  Massively parallel characterization of engineered transcript isoforms using direct RNA sequencing