腸桿菌科細菌,包括肺炎克雷伯菌、志賀氏菌、大腸桿菌等,作為健康人類腸道微生物群的一部分,其含量較低。但如果數目較高——例如由於體內發炎增加或食用受污染的食物而引起——這些細菌可能會導致疾病。在極端情況下,腸道內過多的腸桿菌可能會危及生命。
研究人員使用人工智慧等計算方法,從糞便樣本中分析了 45 個國家 12,000 多人的腸道微生物組成。他們發現,一個人的微生物組「特徵」可以預測一個人的腸道是否可能被腸桿菌科細菌定殖。不同健康狀況和地理位置的結果是一致的。
研究人員發現了 135 種腸道微生物,這些微生物在腸桿菌科細菌不存在的情況下很常見,可能具有預防感染的作用。
在保護性腸道物種中值得注意的是一組稱為糞桿菌的細菌,它們透過分解我們所吃食物中的纖維來產生稱為短鏈脂肪酸的有益化合物。這似乎可以防止一系列致病腸桿菌科細菌的感染。
研究人員建議,在飲食中攝取更多纖維將支持有益細菌的生長,並排除有害細菌,從而顯著降低患病風險。
相較之下,服用益生菌(不會直接改變腸道環境)不太可能影響腸桿菌感染的可能性。
研究結果今天發表在《自然微生物學》雜誌。
亞歷山大博士說:「我們的研究結果證明,我們吃的東西對於控制包括大腸桿菌和肺炎克雷伯菌在內的一系列細菌感染的可能性可能非常重要,因為這會改變我們的腸道環境,使其對入侵者更加能抗衡。
他補充說:「透過吃蔬菜、豆類和全穀物等食物中的纖維,我們可以為腸道細菌提供原料,以產生短鏈脂肪酸,這種化合物可以保護我們免受這些致病菌的侵害。 」
肺炎克雷伯菌可引起肺炎、腦膜炎和其他感染。全球對這種細菌病原體的抗生素抗藥性令人震驚地上升,促使科學家尋找新的方法來控制它和其他類似的傳染性細菌。
「隨著抗生素抗藥性的升高,我們可用的治療選擇越來越少。現在最好的方法是首先預防感染的發生,我們可以透過減少這些致病細菌在我們腸道中繁殖的機會來做到這一點,」阿爾梅達說。
腸道微生物相互作用的新認識
早期研究使用小鼠模型來了解腸道中不同細菌之間的相互作用。但其中一些新結果與先前的發現不一致。
這項新研究表明,172 種腸道微生物可以與致病腸桿菌科細菌共存。其中許多物種在功能上與昆蟲相似:它們需要相同的營養才能生存。此前人們認為,對資源的競爭會阻止致病細菌在腸道中定居。
這對治療具有重要意義:服用與有害細菌競爭相同營養物質的益生菌來嘗試餓死它們是行不通的。研究人員表示,改變腸道環境(例如透過飲食)將更有益於降低感染腸桿菌科細菌的風險。
劍橋大學獸醫系客座研究員、報告的第一作者Qi Yin 博士說:「這項研究強調了研究病原體的重要性,而不是作為孤立的實體,而是在其周圍腸道微生物組的背景下進行研究。
參考文獻:
- Qi Yin, Ana C. da Silva, Francisco Zorrilla, Ana S. Almeida, Kiran R. Patil, Alexandre Almeida. Ecological dynamics of Enterobacteriaceae in the human gut microbiome across global populations. Nature Microbiology, 2025; DOI: 10.1038/s41564-024-01912-6