Gastroenterology | 上海交通大学李敏等团队合作发现宿主山梨醇和细菌山梨醇利用促进炎症性肠病艰难梭菌感染

炎症性肠病(IBD)是一种广泛存在的胃肠道炎症性疾病，在全球范围内发病率呈上升趋势。艰难梭菌感染(CDI)常发生在肠道生态失调的患者，如抗生素治疗后。IBD患者CDI的发生率增加，据报道，IBD的临床结局因CDI而恶化。然而，人们对其根本原因仍然知之甚少。

2023年3月8日，上海交通大学李敏及美国国立卫生研究院Michael Otto共同通讯在Gastroenterology（IF=34）在线发表题为“Host sorbitol and bacterial sorbitol utilization promote C. difficile infection in inflammatory bowel disease”的研究论文，该研究对IBD患者的CDI进行了回顾性单中心和前瞻性多中心分析，包括艰难梭菌分离株的遗传分型。此外，该研究还建立了CDI小鼠模型，分析山梨醇代谢位点的作用，该研究发现山梨醇代谢位点区分了主要的IBD和非IBD相关测序类型(STs)。

该研究发现山梨醇和山梨醇的利用在IBD患者CDI的发病机制和流行病学中起主要作用。因此，通过消除饮食中的山梨醇或抑制宿主源性山梨醇的产生，可以避免或改善IBD患者的CDI。

炎症性肠病(IBD)是一种胃肠道慢性炎症性疾病，全球发病率不断上升。遗传变异、免疫和屏障功能异常、微生物-宿主间关系失衡以及环境因素被认为是IBD发病的原因。IBD表现多样，但通常包括腹痛、腹泻和直肠出血等症状。

艰难梭菌(C. difficile )是革兰氏阳性，孢子形成，专性厌氧细菌和广泛的胃肠道疾病的主要原因。抗生素的使用、医院环境和肠道菌群紊乱会增加艰难梭菌感染(CDI)的易感性。艰难梭菌的主要毒力因子是毒素A (TcdA)和B (TcdB)。这两种毒素都能引起炎症和宿主免疫反应，而TcdA还能引起粘膜损伤和增加渗透性。流行序列型(ST)1/核型(RT)027谱系在欧洲和北美广泛传播，而RT017，包括ST37和ST81，在亚洲普遍流行。

在IBD患者中，CDI的发生率大大升高，有报道称IBD的临床结局因CDI而恶化。然而，最近强调的是，后者可能是因为更严重的IBD患者发生CDI的风险增加，而不是CDI增加了IBD21的严重程度。在任何情况下，IBD和CDI的相互关系仍然不完全清楚。

文章模式图（图源自Gastroenterology ）

最近的几项研究强调了宿主来源的代谢物不仅对生存的重要性，而且对艰难梭菌的毒性也很重要。例如，饮食中的海藻糖增强了RT027和RT078艰难梭菌的毒力，这表明代谢物参与了调节这种病原体的毒力。此外，艰难梭菌毒素介导的炎症改变了宿主和细菌的转录组。在最近的一项研究中，艰难梭菌在感染期间存活的重要作用归因于从饮食和宿主中获取的山梨醇。

在这项研究中，作者还证明了艰难梭菌诱导的炎症导致醛糖还原酶的表达增加，醛糖还原酶是产生山梨醇的宿主酶。然而，尽管该研究也显示，在感染或炎症的结肠组织中，编码醛糖还原酶的小鼠Akr1b3和人类AKR1B1基因的表达分别增加，但尚不清楚IBD患者的特定代谢状态，特别是关于山梨醇的代谢状态，是否会增加CDI的风险。

该研究对IBD患者的CDI进行了回顾性单中心和前瞻性多中心分析，包括艰难梭菌分离株的遗传分型。此外，该研究还建立了CDI小鼠模型，分析山梨醇代谢位点的作用，该研究发现山梨醇代谢位点区分了主要的IBD和非IBD相关测序类型(STs)。该研究检测到特定谱系与IBD的显著相关性，特别是ST54的丰度增加。

该研究发现与其他临床上占优势的ST81相比，ST54具有山梨醇代谢位点，并且能够在体外和体内代谢山梨醇。值得注意的是，在ST54小鼠模型中，发病机制依赖于肠道炎症诱导的条件和山梨醇的存在。此外，与缓解期患者或健康对照组相比，该研究检测到活动性IBD患者粪便中的山梨醇浓度显著增加。总之，该研究发现山梨醇和山梨醇的利用在IBD患者CDI的发病机制和流行病学中起主要作用。因此，通过消除饮食中的山梨醇或抑制宿主源性山梨醇的产生，可以避免或改善IBD患者的CDI。

参考消息：

https://www.gastrojournal.org/article/S0016-5085(23)00238-X/fulltext#%20

转自：“iNature”微信公众号

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