坏细菌如何在体内找到切入点引起感染?

这个问题是传染病专家和研究细菌的人的基本问题。有害的病原体，如沙门氏菌，在复杂的肠道系统中找到了自己的路，在那里，有益的微生物和免疫细胞远远超过了它们。尽管如此，病原体还是会在肠道中找到易受攻击的入口点，使它们能够入侵并感染人体。

加州大学戴维斯分校健康研究小组发现了一种新的生物电机制，这些病原体利用这种机制来寻找这些开口。他们的研究发表在今天的《自然微生物学》杂志上。

细菌穿过门控肠道

沙门氏菌每年在美国导致大约135万人患病，420人死亡。要感染人，这种病原体需要穿过肠壁边界。

“被摄入后，沙门氏菌会找到进入肠道的途径。在那里，它们的数量远远超过100万亿有益细菌(被称为共生细菌)。它们面临着百万分之一的机会!“该研究的主要作者Yao-Hui Sun说。

为了了解沙门氏菌是如何在肠道中找到自己的路径，研究人员观察了鼠伤寒沙门氏菌(沙门氏菌的一种)的运动，并将其与一种无害的大肠杆菌(E. coli)进行了比较。

驾驭复杂的肠道景观

肠道的结构非常复杂。其上皮结构包括绒毛上皮和滤泡相关上皮(FAE)。绒毛上皮由吸收细胞(肠细胞)组成，其突起有助于营养吸收。

另一方面，FAE包含M细胞覆盖在被称为Peyer斑块的淋巴组织小簇上。这些M细胞负责抗原取样。它们是免疫系统抵御微生物和饮食抗原的第一道防线。

发现

在小鼠模型上进行的研究表明，沙门氏菌可以检测到FAE中的电信号。它们向肠道的这一部分移动，在那里它们找到了可以进入的开口。这种响应电场的细胞运动过程称为趋流性或电趋向性。

该研究的资深作者Min Zhao说:“我们的研究发现，这个‘入口点’有电场，沙门氏菌可以利用它通过。”赵是加州大学戴维斯分校眼科和皮肤病学教授，也是再生治疗研究所的研究员。

该研究还表明，大肠杆菌和沙门氏菌对生物电场的反应不同。他们对同样的电线索有相反的反应。当大肠杆菌聚集在绒毛附近时，沙门氏菌聚集到FAE。

该研究通过进入吸收绒毛和离开FAE来检测回路电流。

Sun解释说:“值得注意的是，肠道上皮中的生物电场的配置方式使沙门氏菌能够被分类到FAE，而大肠杆菌则不那么容易。”“病原体似乎更喜欢FAE作为入侵宿主并引起感染的门户。”

先前的研究表明，细菌利用趋化性四处移动。通过趋化性，细菌可以感知化学梯度，并靠近或远离特定的化合物。但是这项新的研究表明，沙门氏菌对FAE的电原性不是通过趋化途径发生的。

Zhao说:“我们的研究提出了调节沙门氏菌靶向肠道上皮的替代或补充机制。”

可能与IBD和其他肠道疾病有关

这项研究可能有可能解释复杂的慢性疾病，如炎症性肠病(IBD)。

Zhao说:“这种机制代表了一种新的病原体与人体的‘军备竞赛’，对其他细菌感染以及预防和治疗的可能性都有潜在的影响。人们认为，IBD的根本原因是对有益细菌的过度和异常的免疫反应。了解易患IBD的患者肠道上皮是否也有异常的生物电活动将是一件有趣的事情。”