Cell首次发现幽门螺杆菌与身体“竞争”膳食抗氧化剂以维持生命

来源：生物技术2022-11-22 10336017

这项研究表明，EgtUV是宿主相关微生物(如幽门螺杆菌)氧化还原调节的一种普遍保守的机制。膳食麦角硫因的种间竞争可能影响宿主生理学的所有方面，包括炎症反应、神经生物学、心血管健康和肠道微生物区系。

所有细胞都离不开氧化还原。在氧代谢过程中，氧是必不可少的，但也会产生活性氧(ROS)。众所周知，细胞中过量的活性氧会对生物分子造成氧化损伤，从而破坏细胞的关键过程，导致各种形式的感染。因此，氧化应激的快速修复对细胞存活至关重要。

低分子量(LMW)硫醇是维持细胞氧化还原稳态所需的小分子抗氧化剂，它们在自然界中无处不在。例如，谷胱甘肽(GSH)是真核生物合成的LMW硫醇。然而，幽门螺杆菌，一种与人类一起进化了60，000多年并感染了世界一半以上人口的胃病原体，缺乏LMW硫醇的生物合成途径。迄今为止，这种可能导致溃疡甚至癌症的细菌如何在没有LMW硫醇的情况下保持其细胞内氧化还原稳态，仍然是一个未解之谜。

在《Cell》发表的一项新研究中，来自耶鲁大学的研究团队首次发现，幽门螺杆菌表达了一种新的转运蛋白，通过这种蛋白，它在宿主的胃肠道中从饮食中摄入LMW硫醇，以维持其氧化还原稳态。这一发现为开发治疗各种人类感染性疾病的新药提供了重要靶点。

在这项新的研究中，研究小组通过使用反应导向的代谢组学筛选方法，在幽门螺杆菌中识别出LMW硫醇，并发现了一种不寻常的抗氧化剂麦角硫素。

麦角噻吩(EGT)是一种天然氨基酸，具有显著的抗氧化、抗炎、细胞保护和抗紫外线辐射的特性。虽然在生理条件下高度稳定，但能还原次氯酸(漂白剂)、过亚硝酸根等强氧化剂。

麦角噻吩是许多微生物细胞中普遍存在的成分，但仅在少数细菌和真菌中合成，动植物只能通过外源获得。人体内的麦角新碱主要通过蘑菇、燕麦、谷物等食物获得。在胃肠道组织中，麦角硫因含量丰富，广泛参与降低疾病风险。

研究人员发现，虽然幽门螺杆菌不能合成麦角硫因，但它可以表达EgtUV，这是一种以前未发现的ATP结合盒(ABC)转运蛋白，以便在宿主环境中摄取麦角硫因，从而抵抗中性粒细胞释放的次氯酸，在胃黏膜中提供自己的定植优势。

随后，研究人员通过在小鼠体内服用麦角新碱来评估幽门螺杆菌的定植情况。他们发现在老鼠的食物、胃组织和其他食物中发现了麦角硫因。这表明幽门螺杆菌可以在胃环境中充分利用这种化合物，EgtUV赋予了其竞争定殖优势。

因为胃细胞也可以主动摄取麦角硫因，这种代谢产物在宿主-微生物界面的竞争可能会影响菌群的稳态。

鉴于EgtUV在胃肠道微生物中的广泛分布，研究人员最终在25名健康志愿者的粪便样本中评估了麦角新碱是否能被人体肠道共生菌代谢。结果表明，该化合物被肠道细菌分解代谢，在某些个体中麦角硫因可转化为三甲胺(TMA)。

TMA是氧化三甲胺(TMAO)的前体分子，氧化三甲胺是一种与心脏病广泛相关的代谢物。因此，麦角硫因不仅能增强幽门螺杆菌的抗氧化反应，还能促进TMAO等影响宿主生理的生物活性代谢产物的产生。

因为麦角硫因水平的降低通常与神经退行性疾病、心血管疾病和自身疾病的风险增加有关。因此，幽门螺杆菌对这种营养物质的消耗可能会对人体健康产生深远的影响。

总之，本研究表明EgtUV是一种普遍保守的宿主相关微生物(如幽门螺杆菌)氧化还原调节机制。膳食麦角硫因的种间竞争可能影响宿主生理的各个方面，包括炎症反应、神经生物学、心血管健康和肠道微生物生态学。

由于麦角硫因在细菌和哺乳动物细胞中的转运机制完全不同，EgtU可能是开发广谱抑制剂的有前途的靶标，该抑制剂可以特异性地阻止宿主胃肠道病原微生物摄入麦角硫因。

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