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圣路易斯华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的研究人员发现，给小鼠接种一种由导致腹泻的细菌产生的毒素疫苗，可以防止肠道损伤，这一发现为预防儿童营养不良和发育迟缓提供了新方法。
图:健康肠道的内层具有紧密排列的突起，称为微绒毛，可以吸收营养物质(左图)，但暴露在细菌毒素中会破坏微绒毛(右图)，并损害营养物质的吸收。圣路易斯华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的研究人员发现，给老鼠注射抗毒素疫苗可以防止肠道损伤，这一发现为预防儿童营养不良和发育迟缓提供了新途径。
图源:Alaullah Sheikh/华盛顿大学
腹泻不再像20世纪中期那样是致命的疾病，当时估计每年有450万5岁以下的儿童死于腹泻。虽然挽救生命的口服补液疗法扭转了局势，但它并不能预防感染。低收入和中等收入国家的数百万儿童仍在忍受反复发作的腹泻，这削弱了他们的身体，使他们容易营养不良和发育迟缓，并无法抵御各种感染。
圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员通过对人类细胞和小鼠的研究，确定了某些类型的腹泻是如何引起的，大肠杆菌会破坏肠道，导致营养不良和发育不良。他们已经证明，接种疫苗可以对抗一种毒素，保护幼鼠免受肠道损伤。
研究结果表明，针对这种疾病的疫苗可以促进全球努力，确保所有儿童不仅能活到5岁，而且能茁壮成长。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。
“理想情况下，我们希望有一种疫苗可以预防急性腹泻，每年仍有50万儿童死于急性腹泻，而且还可以预防营养不良等长期影响，这可能是目前问题的更大部分，”资深作者James M. Fleckenstein博士说，“当孩子们营养不良时，他们死于任何原因的风险都会上升。世界卫生组织正在决定如何优先为低收入和中等收入国家的孩子接种疫苗，我认为这些数据表明，给孩子接种疫苗是为了预防大肠杆菌腹泻。”
弗莱肯斯坦研究了一种来自大肠杆菌，被称为肠毒素的成分——因其产生的两种毒素而得名——以及它对生活在细菌猖獗地区的儿童的影响。在世界范围内，沙门氏菌是导致腹泻的常见原因，但在美国和其他高收入国家发现的菌株通常不携带与低收入和中等收入国家相同的毒素。这可能会让一切都不一样。
Alaullah Sheikh博士在2020年的一项研究表明，ETEC的两种毒素之一：heat-labile toxin（热不稳定细菌毒素，生物通注）不仅会引发反应，而且还会影响肠道中的基因表达，增加帮助细菌粘附在肠壁上的基因。
作为最新研究的一部分，研究人员发现，这种毒素抑制了与肠道内壁有关的一整套基因，而肠道内壁是吸收营养物质的地方。所谓的肠道刷状边界是由微小的手指状突起组成的，称为微绒毛，它们紧紧地包裹在肠道表面，就像刷子上的刚毛一样。当研究人员将毒素应用于人类肠道细胞簇时，这个边界分解了。
“每个细胞有数千个微绒毛，它们的形状短、松软、稀疏，有点像如果你拔掉了大部分鬃毛，剩下的东西有点破烂。”“仅这一点就会对身体吸收营养的能力产生负面影响。但除此之外，我们发现与吸收特定维生素和矿物质有关的基因——尤其是维生素B1和锌——也被下调了。这可以解释我们在反复接触这些细菌的儿童中看到的一些微量营养素缺乏。”
低收入和中等收入国家的儿童往往会反复腹泻，营养不良和发育迟缓的风险会随着每次腹泻而增加。通过研究幼鼠，研究人员发现单次感染就会产生毒素足以破坏边界，而反复感染导致广泛的肠道损伤和生长迟缓。幼崽感染了一种没有这种毒素的人没有出现肠道损伤或发育不良。
研究人员推断，如果问题出在毒素上，免疫反应中和毒素可能会防止长期影响。为了找到答案，他们给哺乳期的母鼠注射了这种毒素。乳鼠还太小，不能自己接种疫苗，但它们接种了疫苗的母亲会产生抗体，通过母乳传给幼鼠。研究人员发现，来自接种疫苗的母鼠的幼鼠肠道看起来健康，这表明接种疫苗可以防止肠道损伤导致营养不良。
“这是为这种疾病开发疫苗的一个论点。在童年时期反复感染会产生终生的后果。疫苗接种与改善卫生条件和获得清洁水的努力相结合，可以保护儿童免受长期影响，并使他们有更好的机会过上健康长寿的生活。”
Enterotoxigenic Escherichia coli heat-labile toxin drives enteropathic changes in small intestinal epithelia.
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