研究发现肠道中的电流能吸引沙门氏菌等病原体

坏细菌是如何在体内找到入口造成感染的？这个问题对于传染病专家和研究细菌的人来说至关重要。像沙门氏菌这样的有害病原体会通过复杂的肠道系统，在这里它们的数量远远超过有益微生物和免疫细胞。尽管如此，病原体仍能在肠道中找到脆弱的入口，从而入侵并感染人体。

加州大学戴维斯分校卫生学研究小组发现了一种新型生物电机制，这些病原体利用这种机制找到这些开口。他们的研究成果发表在《自然-微生物学》（Nature Microbiology）杂志上。

在美国，沙门氏菌每年导致约 135 万人患病，420 人死亡。要感染他人，这种病原体需要穿过肠道衬里边界。

"摄入沙门氏菌后，它们会进入肠道。在那里，它们的数量远远超过 100 万亿个好细菌（称为共生菌）。它们面临的几率是百万分之一！"该研究的主要作者孙耀辉说，他是隶属于内科、眼科和视觉科学以及皮肤科的研究科学家。

为了了解沙门氏菌如何在肠道中找到自己的位置，研究人员观察了鼠伤寒沙门氏菌（沙门氏菌的一种菌株）的运动，并将其与无害的大肠埃希氏菌（大肠杆菌）的运动进行了比较。

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）。绒毛上皮由具有突起的吸收细胞（肠细胞）组成，有助于营养吸收。

另一方面，FAE 包含 M 细胞，覆盖在被称为佩耶氏斑块的小簇淋巴组织上。这些 M 细胞的任务是采集抗原。它们是免疫系统抵御微生物和食物抗原的第一道防线。

在小鼠模型上进行的研究表明，沙门氏菌能检测到 FAE 中的电信号。它们会向肠道的这一部分移动，并在那里找到可以进入的开口。这种细胞对电场做出反应的过程被称为"电迁移"（galvanotaxis）。

该研究的资深作者赵敏说："我们的研究发现，这个'入口点'有电场，沙门氏菌可以利用电场通过。"他是加州大学戴维斯分校眼科和皮肤科教授，也是再生疗法研究所的一名研究员。

研究还表明，大肠杆菌和沙门氏菌对生物电场的反应不同。它们对相同电场的反应截然相反。大肠杆菌聚集在绒毛旁，而沙门氏菌则聚集在FAE上，电流通过进入吸收绒毛和流出 FAE 进行循环。

孙解释说："值得注意的是，肠道上皮细胞中的生物电场是以沙门氏菌可以利用的方式被分拣到FAE的，而大肠杆菌则不那么容易被分拣到FAE。病原体似乎更喜欢将FAE作为入侵宿主并造成感染的通道。"

先前的研究表明，细菌利用趋化作用四处移动。在趋化作用下，细菌能感知化学梯度，并趋向或远离特定化合物。但新研究表明，沙门氏菌对 FAE 的趋化作用并不是通过趋化途径进行的。

赵说："我们的研究为调节沙门氏菌靶向肠道上皮提供了一种替代或补充机制。"

这项研究有可能解释复杂的慢性疾病，如炎症性肠病（IBD）。这种机制代表了一种新的病原体-人体"军备竞赛"，对其他细菌感染以及预防和治疗的可能性具有潜在影响。之前的经验认为，IBD的根本原因是针对好细菌的过度和异常免疫反应。了解易患 IBD 的患者是否也会出现肠道上皮细胞生物电活动异常将是一件有趣的事情。

编译自/ScitechDaily