不起眼的大腸桿菌，也能是救命的超級英雄

超級英雄的傳奇總是漫畫和電影長盛不衰的題材。可無論是嫉惡如仇的超人還是正直堅強的美隊，畢竟都只是虛構世界中的主角。在現實世界中，我們遭遇著各種各樣凈惹麻煩的「反派」——從未停止的戰禍，日益加重的污染，久攻不下的病症……能搭救我們的只有我們自己。

抗藥的致命病菌就是其中最讓人頭疼的對手之一。當從前所向披靡的抗生素們慢慢失去效用，人們的生命又開始消逝在病菌腳下。制裁它們的英雄又在哪裡？近日，美國加州索爾克研究所（Salk Institute）賈內爾·埃爾斯（Janelle S. Ayres）研究組就找到了一種身體比蟻人還要小，本事卻大得驚人的「超級英雄」。它是一種人們再熟悉不過的腸道細菌，但卻可能幫助我們挽救虛弱的病人。研究成果發表在今天的《科學》雜誌上。

埃爾斯（右）和同事米歇爾·李（左）、亞歷山德拉·希伯（中）。圖片來源：salk.edu造就「鼠堅強」的大腸桿菌

正常狀態下，我們的身體能夠以一種平衡而精確的方式運轉。而當疾病出現時，這種精確的運轉會被打破，出現錯誤。在大多數情況下，人們的身體能夠及時糾正這些錯誤。但在某些情況下——比如癌症和長期的炎症——失衡的代謝並不能迅速回復正常。此時，身體會大量損失身體的脂肪和肌肉，變得衰弱無力，最終死亡。

埃爾斯的研究小組最初利用小鼠來進行身體衰弱和肌肉萎縮的研究。他們使用一種叫做葡聚糖硫酸鈉（dextran sulfate sodium）的藥物誘發小鼠腸炎，同時利用多種抗生素的混合物來干擾小鼠的腸道微生物菌群。

研究人員預期，經過這般折騰的小鼠往往會變得衰弱，體重減輕，肌肉萎縮，最終死亡。事實上，大多數小鼠的生理反應也符合預期。然而，有幾隻小鼠卻出現了不一樣的反應：它們肌肉萎縮的程度顯著減少，最終成功存活了下來。

這些倖存的「鼠堅強」身體里發生了什麼？經過對比分析，科學家們在小鼠腸道里找到了幫助小鼠渡過難關的幕後英雄。有些令人意外的是，它們正屬於我們所熟知的大腸桿菌——在生活中，這些小傢伙們能夠幫助人們分解消化食物。而在生物學研究中，它們也是不可或缺的模式生物。

研究者發現，這種大腸桿菌菌株機緣巧合地攜帶有抗藥性，在抗生素混合物引領的大屠殺中得以倖存。值得一提的是，這些菌株所屬的類型也曾被分離自腸炎患者的體內，某種程度上說，它們也曾是導致疾病的「壞人」。

而在這裡，它們將成為英雄。

研究人員隨後用同樣能夠引起衰弱的病原菌：鼠傷寒沙門氏菌（S. Typhimurium）和伯克氏菌（B. thailandensis）對小鼠進行了感染，發現攜帶有這種大腸桿菌菌株的小鼠同樣能夠更好地存活。

研究者發現，大腸桿菌（左）的一種菌株（O21:H+型）能夠幫助停止被鼠傷寒沙門氏菌（中）和伯克氏菌（右）感染的小鼠的肌肉萎縮。圖片來源：salk.edu「超級英雄」細菌：我不能打，但我能報信

但是，研究證實，這些大腸桿菌並不具有侵略性，換句話說，它們並不能殺滅導致衰弱的病原菌。那麼，它們是怎麼拯救宿主於危難之中的？

研究人員發現，這些大腸桿菌能夠與身體合作，將一種稱為胰島素樣生長因子1（IGF-1）的激素維持 在一個正常的水平。這種激素是下達細胞分裂和發育信號的「信號員」。受到病原菌感染的小鼠，IGF-1在血清中的濃度迅速下降，而沒了這位信號員，細胞就接不到「迅速分裂，修補組織」的命令。最終的結果，就是肌肉和脂肪一點一點流失，使宿主變得衰弱乃至死亡。

而在宿主被病菌感染的關頭，這些大腸桿菌會從離開腸道，轉移到脂肪組織中去「曲線救國」。它們能夠「叫醒」沉睡的炎性體蛋白，讓它促使身體啟動炎症反應；同時也提醒機體分泌更多的IGF-1，從而發出信號及時修補在炎症中受損的組織。這樣，自己的宿主小鼠最終能免於衰弱，它們也得以繼續安居腸道之中。

這樣的英雄細菌能不能被用於挽救同樣受衰弱和肌肉萎縮困擾的病人？我們現在還不得而知。不過，在抗生素濫用的惡果已經彰顯的背景之下，這項發現為我們提供了對抗疾病的新思路：我們的新武器不見得要能直接殺滅病菌，但可以幫助我們減輕感染對身體造成的危害。而這樣的「超級英雄」，或許有一天會從我們腸道里那些默不作聲的住客中宣告誕生。

（編輯：Calo）

參考文獻：

1. Alexandria M. Palaferri Schieber, Disease tolerance mediated by microbiome E. coli involves inflammasome and IGF-1 signaling. Science 2015: Vol. 350 no. 6260 pp. 558-563 DOI: 10.1126/science.aac6468

拓展閱讀 腸道菌群：你所不知的那部分「自己」
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