肠道共生与病原菌对秀丽隐杆线虫肠道定植的动态变化：揭示肠道微生物组奥秘的新视角

为探究细菌黏附对肠道定植和生态位建立的作用，研究人员以秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）为模型开展研究。发现 3 种能附着于线虫肠道上皮的细菌，它们对宿主影响各异，还明确了其竞争关系及对宿主健康的影响，为研究肠道微生物组提供新视角。

在神秘的微观世界里，肠道微生物组就像一个复杂的生态系统，对宿主的健康有着至关重要的影响。其中，细菌能否成功黏附在肠道上皮，是它们在肠道中定植和建立生态位的关键因素。然而，目前人们对于这一过程的具体机制还知之甚少。比如，有益菌和病原菌在肠道中的定植过程是怎样的？它们之间会如何相互影响？这些问题一直困扰着科研人员。为了揭开这些谜团，来自美国圣地亚哥州立大学（Department of Biology, San Diego State University）等机构的研究人员开展了深入研究，相关成果发表在《npj Biofilms and Microbiomes》上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，通过收集野生秀丽隐杆线虫并建立克隆系，利用差异干涉对比显微镜（DIC）和荧光原位杂交（FISH）技术观察细菌定植情况；其次，对细菌进行全基因组测序和系统发育分析，以确定细菌种类；此外，还进行了一系列功能实验，如测定细菌对宿主生殖适应性和肠道屏障功能的影响等。

发现附着细菌

研究人员在野生秀丽隐杆线虫的肠道中发现了 7 种能附着于肠道上皮的细菌，将其分为 3 种不同表型。经 16S 测序和 FISH 探针鉴定，确定了 3 种不同的细菌物种或属，分别为 Candidatus Lumenectis limosiae（LUAb1）、Candidatus Enterosymbion pterelaium（LUAb2）和 Lelliottia jeotgali（LUAb3）。其中，LUAb1 和 LUAb2 是新发现的物种，且 LUAb1 和 LUAb2 无法在体外培养。

细菌对宿主的影响

通过对秀丽隐杆线虫 ERT413 菌株进行实验，研究人员发现，感染 LUAb1 的线虫生殖寿命和总产卵量显著下降，肠道屏障功能受损，表明 LUAb1 对秀丽隐杆线虫具有致病性；而 LUAb2 和 LUAb3 对宿主寿命和产卵量无显著影响，LUAb3 还能抑制某些野生秀丽隐杆线虫的致死生殖系（Mrt）表型，表现出共生菌的特征。

细菌的定植与增殖

利用脉冲追踪定植实验和 FISH 技术，研究人员发现 LUAb3 能在秀丽隐杆线虫肠道中迅速增殖，且在整个肠道内同时定植；而 LUAb1 则从肠道前端开始，向后端定向定植。通过透射电子显微镜（TEM）观察到，LUAb3 在与宿主糖萼接触处分裂较多，而 LUAb1 主要在肠腔内分裂。

细菌竞争对定植的影响

实验表明，预先用 LUAb3 定植的秀丽隐杆线虫，能显著减少 LUAb1 在肠道中的定植；但当两种细菌同时竞争时，彼此的定植能力不受明显影响。不过，无论哪种定植模式，同时接触两种细菌的线虫，其致病性影响都有所减轻。

研究结论表明，研究人员成功鉴定出 3 种能附着于秀丽隐杆线虫肠道上皮的细菌，它们对宿主的影响各不相同，且具有独特的定植和增殖模式。此外，细菌之间的竞争会影响它们在肠道中的定植，共生菌可能减轻病原菌的致病性，也可能在与病原菌共存时表现出潜在的毒性。这项研究为深入理解肠道微生物组的复杂性提供了重要依据，有助于进一步探究宿主 - 微生物相互作用的分子机制，为开发基于微生物组的治疗方法提供了新的思路和靶点。同时，秀丽隐杆线虫作为研究模型，为研究肠道微生物组提供了一个简单而有效的系统，有助于未来对肠道微生物与宿主健康关系的深入研究。