研究揭示了粘液织造微生物 - “治疗金矿”

构成粘液的聚合物网络的扫描电子显微镜（SEM）图像。

我们的身体超过200平方米 - 包括消化道，肺和泌尿道 - 含有粘液。近年来，科学家们发现了一些证据表明粘液不仅仅是一种捕获细菌和病毒的物理障碍，而且还可以解除病原体并防止它们引起感染。

麻省理工学院的一项新研究揭示了粘液中发现的聚糖 - 分枝糖分子 - 对大多数这种微生物驯服负责。粘液中有数百种不同的聚糖，麻省理工学院团队发现这些分子可以防止细菌彼此沟通并形成传染性生物膜，有效地使它们无害。

“我们在粘液中有什么，是一个治疗金矿，”Katharina Ribbeck说，Mark Hyman，Jr.Sugical工程职业发展教授。“这些聚糖具有非常广泛和复杂的生物学功能。他们有能力规范微生物的行为和真正调整他们的身份。“

在本研究于2019年10月14日公布的，在自然微生物学中，研究人员专注于聚糖与铜绿假单胞菌的相互作用，这是一种机会理性病原体，可导致囊性纤维化患者和受损免疫系统患者的感染。现在在Ribbeck的实验室进行工作表明，聚糖也可以调节其他微生物的行为。

自然微生物纸的牵头作者是麻省理工学院研究生Kelsey Wheeler。

强大的防守者

普通人每天生产几升粘液，直到最近这种粘液被认为主要用作润滑剂和物理屏障。然而，Ribbeck等表明，粘液实际上可以干扰细菌行为，防止微生物附着到表面并彼此沟通。

在新的研究中，Ribbeck希望测试聚糖是否参与了控制微生物行为的粘液的能力。这些糖分子，一种寡糖类型，与粘蛋白的蛋白质，粘液形成粘液的凝胶形成块，形成瓶装般的结构。粘液相关的聚糖已经研究过很少研究过，但ribbeck认为他们可能在她以前从粘液中看到的微生物解除武装活动中发挥着重要作用。

为了探索这种可能性，她分离出聚糖并将其暴露给假单胞菌铜绿假单胞菌。在暴露于粘蛋白聚糖时，细菌在行为中接受了广泛的变化，使它们对宿主较少有害。例如，它们不再产生毒素，附着于或杀死的宿主细胞，或表达基因对细菌通信是必不可少的。

这种微生物态度的活性对这种细菌能够建立感染的能力产生了强烈的影响。Ribbeck表明，治疗Pseudomonas感染的燃烧伤口粘膜和粘蛋白聚糖减少了细菌增殖，表明该化学中和剂的治疗潜力。

“我们已经看到完整的粘液具有监管效果，并且可以在整个病原体中引起行为转换，但现在我们可以针对责任的分子机制和实体来定位，这是聚糖，”Ribbeck说。

在这些实验中，研究人员使用了数百种聚糖的集合，但现在计划研究史磷脂糖的影响，这可能与不同的途径或不同的微生物相互作用。

“这是一篇重要的论文，因为它表明细菌生物膜形成被正常粘液抑制，尤其是其聚糖。[Ribbeck]现在再次表明，正常的粘液对细菌具有有益的影响，并且粘液比大多数人都更加复杂，“哥德兰堡大学医学生物化学教授·赫桑·赫森说，哥德兰堡教授并未参与该研究。

细菌相互作用

Pseudomonas铜绿假单胞菌只是健康粘液在检查中保持众多机会主义病原体之一。Ribbeck现在正在研究聚糖在调节其他病原体中的作用，包括链球菌和真菌念珠菌蛋白，并且她还在识别与聚糖相互作用的微生物细胞表面上的受体。

她对链球菌的作品表明，聚糖可以阻断水平基因转移，一种微生物经常用于扩散耐药性的过程。

Ribbeck和其他研究人员现在有兴趣使用他们所学到的粘蛋白和聚糖培养人造粘液的东西，这可以提供一种新的方法来治疗患有损失或缺陷的粘液的疾病。

利用粘液的力量也可能导致新的方法来治疗抗生素抗性感染，因为它为传统抗生素提供了互补的策略，Ribbeck说。

“我们在这里发现的是，大自然已经发展了解除困难微生物的能力，而不是杀死它们。这不仅有助于限制显影性的选择性压力，因为它们不会在压力下找到生存的方法，但它也应该有助于创造和维护一个佩戴的微生物群系，“她说。

Ribbeck怀疑粘液中的聚糖也在确定微生物组的组成方面发挥关键作用 - 生活在人体内部的千兆细胞细胞。她说，许多这些微生物对他们的人体宿主有益，并且聚糖可以为他们提供他们需要的营养，或者以其他方式帮助他们蓬勃发展。以这种方式，粘液相关的聚糖类似于人乳中发现的许多寡糖，其还含有各种可以调节微生物行为的糖。

“这是一个可能在许多系统中发挥的主题，其中目标是在身体内部的形状和操纵社区，而不仅仅是在人类中，而且在整个动物王国中，”Ribbeck说。

该研究由国家生物医学成像和生物工程研究所，全国卫生研究院，国家科学基金会，国家环境保健研究所，以及技术创新的麻省理工学院德华州。

参考：“粘蛋白聚糖通过Kelsey M. Wheeler，GerardoCárcamo-Oyarce，Bradley S. Turner，Sheri Dellos-Nolan，Julia Y.Co，Richard D. Cummings，Richard D. Cummings，Richard D. Cummings，Richard D. Cummings，Richard D. Cummings，Richard D. Cummings，Daniel J. Cummings，Daniel J. Wozniak和Katharina Ribbeck，2019年10月14日，Nature Microbiology.doi：
10.1038 / s41564-019-0581-8