对无乳链球菌基因组进行测序后,科学家现在发现了一个关键的专门基因,该基因可使细菌利用我们尿液中其他存在化合物生产至少一种碱基(鸟嘌呤)以使其存活。
一些传染性细菌已经很好地适应了人类膀胱,它们似乎利用我们尿液中的化学物质制造了自己的DNA。
对于大多数细菌来说,尿路是很难生存的地方。这就是为什么人们经常说尿液是无菌的,尽管事实并非如此。
就像您的肠道一样,人类尿液是微生物群落(称为微生物群)的所在地,尽管其中生活的大多数细菌都是无害的,但有时某些特定物种会打破常规,引起痛苦的尿路感染(UTI)。
无乳链球菌 是某些人中尿路感染(UTI)的已知来源,现在新的研究表明,无乳链球菌如何在这种不友好的环境中生存。在健康的人体中,尿液中构成DNA密码的四个核碱基应相对较低,这些碱基被分解成含氮化合物并排出体外。
对无乳链球菌基因组进行测序后,科学家现在发现了一个关键的专门基因,该基因可使细菌利用我们尿液中其他存在化合物生产至少一种碱基(鸟嘌呤)以使其存活。
最近在大肠杆菌(E. coli)中也发现了类似的基因,这是人类尿路感染(UTI)最常见的罪魁祸首。
通常,在肠道或血液中,大肠埃希氏菌和链球菌会清除某些化学物质,它们需要DNA来制造,它们是从我们自己的身体借来的,例如鸟嘌呤。然而,在泌尿道中,这些基本组成部分最终被分解为尿酸,这意味着它们不那么容易找到。尿液是一个艰难的环境,这意味着大肠杆菌和链球菌都必须合成自己的化学碱基才能生长和繁殖。
澳大利亚格里菲斯大学的分子遗传学家马修·沙利文(Matthew Sullivan)解释说: “从根本上说,这是一种在尿液中定殖的生存策略,这种环境没有很多生物可以生存。”
“这似乎是构成尿液微生物组的各种细菌之间的共同策略。”
在这项研究中,科学家使用小鼠来证明这种称为guaA的专门基因的真正重要性。研究人员收集了几个个体的链球菌菌株,将正常的无乳链球菌感染与一种不能合成guaA的细菌进行了比较。
无法产生自己的鸟嘌呤的细菌无法在相同程度上在小鼠的膀胱里存活。当研究人员使用人工合成的尿液时,也是这样。
这表明guaA对于链球菌感染在膀胱中固持至关重要,不仅在小鼠中,而且在我们体内。
当研究人员向尿液中添加额外的鸟嘌呤时,即使没有自行产生鸟嘌呤的代谢途径的细菌菌株也能够存活和成长,这表明该碱基是必不可少的限制因素。
相比于大肠杆菌,链球菌显示在它控制guaA株基因的方式主要差别,但结果似乎很相似,给我们一个新的途径用于治疗尿路感染,已被越来越多以往任何时候都更耐可用抗生素。
靶向人体其他部位鸟嘌呤合成的技术已经帮助击退了其他形式的链球菌细菌。
链球菌虽然不如大肠杆菌感染膀胱那么普遍,但 在美国每年会导致大约160,000尿路感染患者,而且事实证明这些病很难治疗,尤其是因为我们对这种感染的工作方式知之甚少。
更重要的是,由于链球菌尿路感染经常出现在孕妇,老年人和患有基本健康状况(例如糖尿病)的患者中,因此寻找安全有效的治疗方案变得更加棘手。
Sullivan解释说: “像这样的研究为我们提供了新的机会,以在由于过度使用现有药物而导致抗生素耐药性日益提高的世界中开发替代疗法。例如,我们可以在设计新药以预防感染的努力中瞄准这一途径。”
“总体而言,这项研究阐明了基本发现的重要性,这些发现有助于我们理解微生物如何与人类相互作用。”
该研究发表在国际微生物生态学会(ISME)杂志上。