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口腔细菌战斗royale有助于解释病原体如何导致医院感染

数百种不同的细菌种类生活在你的嘴里。有些是非常丰富的,而有些则是稀缺的。这些口腔细菌中的一些是已知的病原体。其他人是良性的,甚至是有益的。

科学家们知道大约70%口腔细菌的基因组成。他们不知道的是,在“战斗royale”中没有养分的哪个物种能活得最久 - 所以他们决定找出答案。结果有助于解释某些危险细菌如何能够在无菌的医院环境中持续存在并感染患者。

在本周晚些时候发表在“美国国家科学院院刊”上的一篇论文中,来自福赛思研究所,J.克雷格文特研究所,华盛顿大学和加州大学洛杉矶分校的研究人员描述了他们的发现属于肠杆菌科的密切相关的细菌种类在长期饥饿或“世界末日”实验中超过所有其他口腔细菌。

“已知该家族的一些物种会在医院引起感染,”何福森博士说,他是福赛思研究所的副参与者,也是该研究的合着者。

为了创造一场细菌之战,研究人员将数百个人体唾液中的口腔细菌样本放入试管中。习惯于生活在营养丰富的口腔中的细菌在新的环境中饥饿。每天,科学家都会检查样品,看看哪些细菌还活着。

几乎每种细菌都在最初的几天内死亡。但是三种物种 - 肺炎克雷伯菌,克雷伯氏菌和普罗维登斯藻 - 存活时间最长,其中肺炎克雷伯菌和产气克雷伯菌存活超过100天。

研究人员惊讶地发现克雷伯氏菌是这种细菌战斗的冠军之一。在他们的口腔自然环境中,克雷伯氏菌被认为是一种失败者。它们仅占口腔中所有微生物的约0.1%。但是在一个被剥夺了所有营养物质的极端环境中,克雷伯氏菌占据了至高无上的地位,而通常在高丰度中发现的臭虫迅速消失。

Klebsiella是如何实现这样的壮举的?为了回答这个问题,科学家在“战斗”的第一天分析了细菌的基因组,然后在第100天再次分析了细菌的基因组。

“当我们观察基因组含量时,事实证明这些肠杆菌科物种的基因组比其他口腔细菌更大,这使它们能够利用更多样化的能源,”何博士说。研究人员发现,克雷伯氏菌经历了基因突变,即使没有食物来源也可能使它们存活并继续发挥作用。

科学家将克雷伯氏菌属物种描述为机会致病菌。在健康的人群中,他们和平地生活在口中,被其他微生物拥挤,无法生长或造成麻烦。但在口外,很少有其他细菌存活,克雷伯氏菌是王。它们坚持在医院表面,如水槽或桌子。如果免疫系统受损的患者与克雷伯氏菌接触,则该患者可能发生感染。

“像唾液这样的口腔液是细菌和病毒的丰富来源。我们想要了解病原体(通常是罕见的)如何能够占主导地位,然后在身体外长时间持续传播,”共同作者Dr博士解释说。杰弗麦克莱恩,华盛顿大学教授。

克雷伯氏菌感染可导致许多危险情况,包括肺炎和脑膜炎。克雷伯氏菌感染如此危险的原因之一是克雷伯氏菌特别擅长对抗生素产生抗药性,以及将这种抗药性转移到邻近的细菌上。

“这些克雷伯菌发现的物种中唾液的混合物生存比他们更良性的邻居不再可能有临床意义很大,因为抗生素耐药克雷伯菌的多剧毒爆发一直追溯到医院的水池和排水沟,”说Jonathon L. Baker博士,博士Baker是J. Craig Venter研究所基因组医学系的Ruth L. Kirschstein NRSA研究员,也是该研究的主要作者。

该研究还有助于阐明细菌群落的关键生态动态。

“从大局来看,这是了解微生物社会结构和生态的一大步,”福赛思研究所首席执行官兼首席科学官史文元博士说。“这项研究开始解决生物学中的一个基本问题 - 进化上如何构建一个微生物群落,以及当社区死亡时会发生什么?”

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