Nature：原来益生菌是这么搞定致病菌的

来源：宏基因组

众所周知，益生菌对人体有多种益处，尤其是可以帮助我们战胜致病菌，成为我们人类的抗菌贤内助，但如何战胜致病菌的机制还不是特别明确，近期，美国学者在著名的《Nature》杂志上发表题为《Pathogen elimination by probiotic Bacillus via signalling interference》的文章，揭示了食物中发现的益生菌可直接干扰病原体的定殖，从这一角度帮我们重新认识了益生菌的作用方式 （1）。

本实验分析调查了200名健康的志愿者，发现肠内存在益生菌枯草芽孢杆菌的人，其肠道和鼻腔中就没有著名的致病菌——金黄色葡萄球菌的定殖。于是，科研人员在小鼠身上进行实验，结果进一步证明，枯草芽孢杆菌确实能够抑制金黄色葡萄球菌。哪怕是本来肠胃中没有枯草芽孢杆菌的小鼠，给它们灌胃枯草芽孢杆菌孢子，也可以完全消除金黄色葡萄球菌的肠道定殖。这一发现说明枯草芽孢杆菌可以通过某种机制，来将金黄色葡萄球菌赶跑，因此科研人员顺藤摸瓜，发现芽孢杆菌的作用机制，是通过抑制金黄色葡萄球菌的群体感应系统来实现定殖逆袭的。

图1. 枯草芽孢杆菌

益生菌逆袭致病菌的关键在于成功破坏了敌方的群体感应系统——这是细菌间互相交流的一个重要方式。细菌会释放出一些信号分子，同类细菌可以感受同伴释放出来的信号分子，就如同统一战线使用的相同加密传递信号。同类细菌可以根据这一信号分子的浓度高低来判断当前己方的强弱，从而做出“明智的”形势判断。比如，当细菌数量比较少的时候，释放的这一信号浓度也比较低，细菌判断出己方面对身体免疫系统并不占优，就会蛰伏不动，休养生息，但当细菌数量较多的时候，信号浓度也相应升高，大家就会感受到自身的优势逐渐占据了上风，在某一时刻暴起发难，产生致病性。

这一群体感应系统，在细菌的定殖，生物膜形成，以及致病性等多方面，都起着至关重要的作用（2）。而这次益生菌之所以能抑制致病菌的定殖，正是破解了对方的信号分子——肠道内的芽孢杆菌可通过生成一种称作为脂肽芬荠素（fengycin，又译作“丰原素”）的物质，来抑制金黄色葡萄球菌的群体感应，从而实现抑制其定殖的作用。

图2. 群体感应系统

作为我们耳熟能详的小助手——益生菌已经证明对身体有多种不同的益处，对抗致病菌并减少感染也是其中之一（3），但是学界对于其如何发挥作用还不完全清楚，这一实验帮助我们揭开了益生菌抗菌性的一个面纱。更为重要的是，提供给我们一个新的抗生素之外的抗菌思路。

图3. 益生菌的益处

要知道，我们传统的抗菌方案都是希望剿灭细菌，比如用抗生素杀菌，但是正所谓哪里有压迫哪里就有反抗，在强大的杀菌压力下，细菌也会产生种种抗药性，最终导致抗生素失效。所以，如何能用更加“温柔”的方法来解决细菌感染问题，将是未来的一个重要发展思路，比如以细菌的群体感应为靶，破坏他们之间的通信，让其无法有效协调致病，或是直接补充枯草芽孢杆菌益生菌，作为一种抗菌手段。
总而言之，对于致病菌，我们虽任务艰巨，但前途依旧光明。

（1）Piewngam P, Zheng Y, Nguyen TH, Dickey SW, Joo HS, Villaruz AE, Glose KA, Fisher EL, Hunt RL, Li B, Chiou J, Pharkjaksu S, Khongthong S, Cheung GYC, Kiratisin P, Otto M. Pathogen elimination by probiotic Bacillus via signalling interference. Nature. 2018 Oct;562(7728):532-537.

（2）Chen X, Zhang L, Zhang M, Liu H, Lu P, Lin K. Quorum sensing inhibitors: a patent review (2014-2018). Expert Opin Ther Pat. 2018 Oct 26:1-17.

（3）Mahdhi A, Leban N, Chakroun I, Bayar S, Mahdouani K, Majdoub H, Kouidhi B. Use of extracellular polysaccharides, secreted by Lactobacillus plantarum and Bacillus spp., as reducing indole production agents to control biofilm formation and efflux pumps inhibitor in Escherichia coli. Microb Pathog. 2018 Oct 10;125:448-453.

Lily爸妈，医学博士，目前就职于维也纳医科大学(德语Medizinische Universität Wien)，宏基因组公众号签约作者，专注于微生物领域的研发工作，过去三年以第一作者或通讯作者身份发表SCI文章13篇，长期撰写科普稿件，已发表生命医药类的科普稿件百余篇。