全球每年因腹瀉疾病導(dǎo)致脫水和營養(yǎng)不良而死亡的人數(shù)超過一百萬。然而，目前還沒有針對這些由細(xì)菌引起的疾病的疫苗。不過，塞爾克生物科學(xué)研究所的科學(xué)家們最新的一項(xiàng)研究在小鼠中揭示了一種潛在的疫苗策略，即特定飲食與致病細(xì)菌的結(jié)合可以在不引起疾病的情況下產(chǎn)生持久的免疫力。這一發(fā)現(xiàn)為腹瀉疾病以及可能的其他感染的疫苗開發(fā)鋪平了道路。

“我們發(fā)現(xiàn)，如果我們允許細(xì)菌保留一些致病性，那么免疫腹瀉感染是可能的”，塞爾克生物科學(xué)研究所分子與系統(tǒng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室的賈內(nèi)爾·艾爾斯教授（Janelle Ayres）博士說道?！斑@一發(fā)現(xiàn)可能為減輕癥狀和死亡、預(yù)防未來感染的疫苗的開發(fā)提供幫助?！卑瑺査故窃搱F(tuán)隊(duì)發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的論文的高級作者，該論文名為“生理防御與免疫抗性之間的合作導(dǎo)致致命細(xì)菌病原體的無癥狀攜帶”。

研究人員解釋說，對許多感染病而言，宿主易感性存在很大差異。易感個(gè)體在感染后會(huì)發(fā)展出疾病，然后在一段時(shí)間內(nèi)康復(fù)，或最終死亡。相反，某些被感染的人在不出現(xiàn)癥狀的情況下可以攜帶致病病原體，但仍然能將病原體傳播給其他人?！皩τ跓o癥狀攜帶者來說，病原體可以在主要宿主中感染、復(fù)制和傳播，而不引起臨床上的病征或疾病癥狀，”研究人員指出?！拔覀儗o癥狀感染在機(jī)械上如何發(fā)生以及它們?nèi)绾螌λ拗鞣烙鸵赘行詫ξ磥砀腥酒鹱饔孟鄬α私馍跎佟！?/p>

From left: Janelle Ayres and Natalia Thorup. [Salk Institute]

2018年，艾爾斯的實(shí)驗(yàn)室研究了飲食干預(yù)如何導(dǎo)致無癥狀感染，即細(xì)菌與感染的人類或動(dòng)物宿主之間建立了一種合作關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)富含鐵的飲食使小鼠能夠在正常情況下致命的細(xì)菌感染中存活下來，而從未出現(xiàn)任何生病或疾病的跡象。高鐵飲食增加了動(dòng)物腸道中未被吸收的糖（葡萄糖）含量，細(xì)菌可以依賴這些糖進(jìn)行生長。這種多余的糖成為細(xì)菌的“賄賂”，使其保持不攻擊宿主的動(dòng)力。

這個(gè)過程產(chǎn)生了與細(xì)菌的長期無癥狀感染，使研究人員認(rèn)為適應(yīng)性免疫系統(tǒng)（細(xì)胞和“記憶”感染的蛋白質(zhì)）可能參與其中。在他們最新發(fā)表的《科學(xué)進(jìn)展》論文中，該團(tuán)隊(duì)評論道：“合作或生理防御機(jī)制介導(dǎo)宿主對感染狀態(tài)的適應(yīng)，限制生理損傷和疾病，而不殺死病原體，并已顯示出引起致命病原體的無癥狀攜帶和傳播。”

該論文的第一作者Grischa Chen博士，曾在艾爾斯實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任博士后研究員，他補(bǔ)充道：“使用現(xiàn)有的疫苗策略迄今為止無法產(chǎn)生對C. rodentium或E. coli等細(xì)菌的持久免疫。我們希望找出維持這種持久免疫的機(jī)制，以便利用該機(jī)制開發(fā)解決這些腹瀉疾病的有效方法?！?/p>

研究人員開始調(diào)查身體是如何抑制感染癥狀的，并確定是否無癥狀感染可以產(chǎn)生長期免疫力。如果是這樣，他們想知道這種免疫力是否可以作為疫苗策略的重復(fù)應(yīng)用。

Grischa Chen [Salk Institute]

該團(tuán)隊(duì)將接受了C. rodentium感染后的小鼠分為富含鐵或正常飲食組，以確定飲食是否會(huì)影響無癥狀感染。他們發(fā)現(xiàn)，在感染后立即，飲用富含鐵的飲食的小鼠沒有癥狀，而飲用正常飲食的小鼠有癥狀。然后，所有小鼠都被換回正常飲食，以觀察無癥狀感染是否持續(xù)存在。

科學(xué)家們表明，無論是否曾飲用富含鐵的飲食，具有非功能性適應(yīng)性免疫系統(tǒng)（SCID-/-動(dòng)物）的小鼠都無法繼續(xù)與細(xì)菌保持合作關(guān)系。盡管富含鐵的飲食在感染后立即抑制了癥狀，但持久的合作需要適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的參與。

重要的是，被感染的具有功能性適應(yīng)性免疫系統(tǒng)（SCID+/-或SCID+/+小鼠）的動(dòng)物沒有癥狀?！敖o予富鐵飲食2周的SCID?/?小鼠與給予對照飼料飲食的SCID+/+或+/?小鼠相比，在感染后的最初生存優(yōu)勢是明顯的，”研究人員指出?！叭欢?，100％飲食富含鐵的SCID?/?小鼠最終在感染后約3周死亡（在停止鐵飲食1周后），而具有功能性適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的飲食富含鐵的SCID+/+或+/?小鼠在感染引起的體重?fù)p失方面存活并得到保護(hù)?！边@些動(dòng)物的免疫力是持久的，經(jīng)過一個(gè)月的再感染，它們?nèi)匀淮婊睢?/p>

艾爾斯和團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論，富含鐵的飲食單獨(dú)可以阻止細(xì)菌在活動(dòng)感染期間產(chǎn)生致命癥狀，但在沒有膳食補(bǔ)充的情況下，功能性適應(yīng)性免疫系統(tǒng)對未來感染的免疫力是必需的。“因此，適應(yīng)性免疫反應(yīng)對于鐵介導(dǎo)的感染保護(hù)并不是必需的，但在獨(dú)立于鐵的階段，它對長期存活是必需的，”他們指出。

研究人員還重復(fù)了富鐵飲食與正常飲食實(shí)驗(yàn)，但這次分別使用能引起疾病和不能引起疾病的細(xì)菌感染小鼠。結(jié)果顯示，只有接受能引起疾病且未經(jīng)突變的細(xì)菌感染的小鼠才能在再感染時(shí)支持免疫保護(hù)。

這項(xiàng)研究為腹瀉疾病的疫苗開發(fā)提供了新的線索。通過了解適應(yīng)性免疫系統(tǒng)與無癥狀感染之間的關(guān)系，科學(xué)家們可以探索使用特定飲食或其他方法來引發(fā)類似的免疫保護(hù)，以預(yù)防細(xì)菌引起的疾病。然而，更多的研究仍然需要進(jìn)行，以進(jìn)一步了解這種策略的可行性和適用范圍。

這一研究的結(jié)果有望為全球范圍內(nèi)腹瀉疾病的預(yù)防和控制提供新的方向，并為其他感染疾病的疫苗開發(fā)帶來啟示。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能有助于挽救數(shù)以百萬計(jì)的生命，并在未來減少與腹瀉相關(guān)的病痛和死亡。

編輯：王洪

排版：李麗