研究思路

研究結(jié)果

1、鼠李糖乳桿菌增加可抑制白色念珠菌的致病性

鼠李糖乳桿菌僅在代謝活躍和增殖時(shí)能降低白色念珠菌的致病性。研究人員發(fā)現(xiàn)，在單獨(dú)降低白色念珠菌數(shù)量，不植入鼠李糖乳桿菌的情況下并不能降低其致病作用（圖1a，圖1b）。為了證實(shí)鼠李糖乳桿菌僅在代謝活躍和增殖時(shí)能降低白色念珠菌的致病性，研究人員在感染4h后，使用抗生素殺死細(xì)菌，會(huì)消除其保護(hù)作用(圖1c)，但用物理的方式將鼠李糖乳桿菌和白色念珠菌與腸道上皮細(xì)胞分離，并不能消除其保護(hù)作用。

圖1 | 與存在鼠李糖乳桿菌活菌的白念珠菌相比，減少白念珠菌的接種會(huì)造成顯著的損害

2、宿主細(xì)胞、真菌和細(xì)菌的代謝物相互作用

運(yùn)用LC-MS非靶向代謝組學(xué)對(duì)白色念珠菌、鼠李糖乳桿菌和小腸上皮細(xì)胞（IECs）分泌物之間的代謝相互作用進(jìn)行了詳細(xì)的研究。未感染的IECs和白念珠菌感染的IECs之間的代謝環(huán)境略有不同(圖2a I)。然而，在6和12h時(shí)，與未感染的IECs相比，鼠李糖桿菌定植后6h和12h上調(diào)差異代謝物分別為73個(gè)和74個(gè)，下調(diào)的差異代謝物分別為46個(gè)和53個(gè)(圖2a II，b)。從圖2c聚類熱圖中可以看出，在6h時(shí)，聚類2和3(圖2c)表示IECs產(chǎn)生的代謝物，第3群中的代謝物在鼠李糖乳桿菌定植后不再存在，表明它們被鼠李糖乳桿菌消耗。簇1中的代謝物僅在鼠李糖乳桿菌定植IECs時(shí)存在，因此可能與它們的保護(hù)作用有關(guān)。以上研究結(jié)果說明，腸上皮細(xì)胞分泌的代謝物可促進(jìn)鼠李糖乳桿菌生長(zhǎng)。

圖2 | 腸上皮細(xì)胞分泌的代謝物可促進(jìn)鼠李糖乳桿菌生長(zhǎng)

3、鼠李糖乳桿菌誘導(dǎo)了不利于白色念珠球菌的生長(zhǎng)環(huán)境

鼠李糖乳桿菌在補(bǔ)充的角化細(xì)胞基礎(chǔ)培養(yǎng)基（KBM）中獨(dú)立生長(zhǎng)，白色念珠菌在條件培養(yǎng)的上清液中生長(zhǎng)，在以上物理分離的條件下，上清液減少了白色念珠菌的成絲，甚至誘導(dǎo)了從菌絲到酵母的微妙轉(zhuǎn)變(圖S4A)。

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：苯乳酸和2-羥基異辛酸改變了培養(yǎng)基的pH，與pH調(diào)整的培養(yǎng)基相比，植入鼠李糖乳桿菌對(duì)白念珠菌絲的影響更大，研究人員還發(fā)現(xiàn)胞嘧啶誘導(dǎo)菌絲向酵母轉(zhuǎn)變，因此，胞嘧啶被評(píng)估為潛在抑制白色念珠菌誘導(dǎo)損傷的代謝物。經(jīng)過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，鼠李糖乳桿菌定植消耗對(duì)白色念珠菌有利的碳、氮和磷來(lái)源，影響其代謝和轉(zhuǎn)錄，迫使白色念珠菌進(jìn)入不利的生長(zhǎng)環(huán)境。

圖3 | 鼠李糖乳桿菌誘導(dǎo)產(chǎn)生不利于白念珠菌的生長(zhǎng)環(huán)境

4、鼠李糖乳桿菌定植在腸道上皮細(xì)胞使白色念珠菌的轉(zhuǎn)錄組以及代謝發(fā)生變化

研究人員運(yùn)用轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析研究了鼠李糖乳桿菌定植的IECs感染過程中白色念珠菌的差異基因表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子基因MIG1和TYE7在細(xì)菌定植后6h時(shí)顯著上調(diào)，可能是在競(jìng)爭(zhēng)剩余的碳水化合物。然而，在24h時(shí)，MIG1和TYE7以及GAL4、SUC1、HMO1和STD1均顯著下調(diào)。盡管MIG1和TYE7在感染早期表達(dá)增加，但在整個(gè)感染過程中，編碼主要糖酵解酶的基因如PFK1表達(dá)下調(diào)(圖5b)。相反，轉(zhuǎn)錄因子基因STP2(氨基酸代謝調(diào)節(jié)因子)在感染早期表現(xiàn)出表達(dá)增加。因此，在整個(gè)感染過程中，氨基酸滲透酶基因GAP2的表達(dá)增加。與此相關(guān)，特定的TCA循環(huán)基因(CIT1，ACO1和MDH1)，乙醛酸分流基因(ICL1，MLS1)和糖異生途徑基因(PCK1，F(xiàn)BP1)在6h上調(diào)(圖5b)。

圖4 |?鼠李糖乳桿菌定植在腸道上皮細(xì)胞使白念珠菌的轉(zhuǎn)錄組發(fā)生變化

圖5 | 鼠李糖乳桿菌定植在腸道上皮細(xì)胞使白念珠菌經(jīng)歷轉(zhuǎn)錄代謝適應(yīng)

圖6 | 白念珠菌的中樞代謝被鼠李糖乳桿菌定植所改變

5、白色念珠菌能量代謝被迫改變，導(dǎo)致其毒力相關(guān)基因調(diào)控異常，致病性降低

在鼠李糖乳桿菌存在的情況下，白色念珠菌毒性降低可能是由代謝適應(yīng)所需的基因差異調(diào)節(jié)介導(dǎo)的。因此，我們從一個(gè)基因缺失突變體庫(kù)中選取了70個(gè)與一系列差異調(diào)控基因相對(duì)應(yīng)的白色念珠菌突變體，檢測(cè)它們的損傷潛力。

通過表達(dá)量和突變體損傷電位的比較發(fā)現(xiàn)，除kre5Δ/Δ外，相應(yīng)基因的下調(diào)與損傷能力降低之間存在相關(guān)性。除ypt7Δ/Δ和orf19.7328Δ/Δ外，鼠李糖超損傷突變體對(duì)應(yīng)的基因在6h和12h顯著上調(diào)，表明這些基因可能是潛在的毒力基因。綜上所述，這支持了這樣一種假設(shè)：鼠李糖乳桿菌定植的的轉(zhuǎn)錄調(diào)控代謝適應(yīng)降低了毒力和抗毒力基因的表達(dá)，從而降低了白色念珠菌的致病性。

圖7 | 白念珠菌白念珠菌缺失突變體的篩選

研究討論

鼠李糖乳桿菌定居是一個(gè)多因素的過程，同時(shí)影響白色念珠菌的生長(zhǎng)和致病性。鼠李糖乳桿菌移植減少了白念珠菌與上皮細(xì)胞接觸引起的損傷。同時(shí)發(fā)現(xiàn)這種獨(dú)立于接觸的保護(hù)與乳酸菌代謝環(huán)境的誘發(fā)變化。這些新陳代謝的變化迫使白念珠菌對(duì)其代謝進(jìn)行轉(zhuǎn)錄重新編程，這些轉(zhuǎn)錄變化與致病性所需的基因交織在一起。

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