产毒大肠杆菌(绿色)附着在表达蛋白CEACAM6的人肠道细胞上(红色)。一项研究来自圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员发现,大肠杆菌产生的毒素改变肠道细胞本身受益,一种能力,可以提供一个线索,为什么细菌与营养营养不良和发育不良等问题。(图片:Alaullah Sheikh)对于富裕国家的人来说，腹泻通常不过是几天的不适。但对于发展中国家的贫困儿童来说，反复发作的腹泻会导致严重的健康后果，如营养不良、发育不良和认知障碍。
位于圣路易斯的华盛顿大学医学院的研究人员发现，大肠杆菌(e.c oli)产生的一种毒素，长期以来被认为是导致腹泻的罪魁祸首，对人类的消化道也有其他影响。他们发现，这种毒素会改变排列在肠道内部的细胞的基因表达，诱导它们制造一种蛋白质，然后细菌用这种蛋白质附着在肠壁上。
研究结果发表在11月17日的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上，为为什么周期性但短暂的腹泻会导致长期的营养问题提供了线索。
医学和分子微生物学教授、资深作者詹姆斯·m·弗莱肯斯坦医学博士说:“这种毒素的危害远不止于表面。”“它基本上是改变肠道表面，使其自身受益，但最终可能会损害宿主。几十年前，人们研究出这种毒素是如何导致腹泻的，但直到最近，没有人真正有工具来研究这种毒素还可能造成什么后果。我们正试图把这些谜团拼凑起来，以找出产生毒素的大肠杆菌是如何导致营养不良和腹泻的其他连锁反应的。”
弗莱肯斯坦和第一作者、博士后研究员阿拉拉·谢赫对产毒大肠杆菌(ETEC)进行了研究。大肠杆菌是引起严重的水样腹泻的常见原因。这种细菌所谓的热不稳定毒素会导致肠细胞上的离子通道打开，引发水和电解质进入消化道——换句话说，就是腹泻。
自20世纪70年代发明口服补液疗法以来，全球痢疾死亡率下降了80%以上。尽管这种疗法在帮助人们从腹泻中生存下来方面非常有价值，但对于减少病例数量却毫无作用。在世界范围内，儿童每年平均患三次腹泻，其中最年幼和最贫穷的儿童首当其冲，并承受着长期的健康后果。
弗莱肯斯坦和谢赫推测，ETEC的热不稳定毒素可能造成的不仅仅是急性腹泻和脱水。如果是这样，它可能解释ETEC与营养不良、发育迟缓和其他问题之间的联系。
为了找到毒素影响肠道的其他方式，研究人员在培养皿中培养人类肠道细胞，并用毒素处理细胞。他们发现这种毒素激活了一组被称为CEACAMs的基因。特别是CEACAM6，它编码一种蛋白质，这种蛋白质通常在小肠细胞中处于低水平。进一步的实验表明，这种毒素会导致细胞产生更多的CEACAM6蛋白质，然后细菌将其附着在肠道细胞上，释放更多的毒素。此外，利用来自孟加拉国ETEC感染者的肠道活检标本，研究人员发现CEACAM6在小肠自然感染期间表达增加。
谢赫说:“CEACAM6在小肠的刷状边缘表达，这里是吸收所有维生素和营养物质的地方。”“这是ETEC可以改变肠道表面的首批证据之一。我们还不知道这种情况会持续多久，也不知道对感染者来说意味着什么，但可想而知，身体这部分受损可能会影响吸收营养的能力。”
弗莱肯斯坦、谢赫和他的同事们正在继续研究ETEC与营养不良、发育不良和其他健康后果之间的联系。
弗莱肯斯坦说:“我们正试图在实验室里了解ETEC的作用及其毒素，因为它们与ETEC感染的非腹泻效应有关，特别是对发展中国家的幼儿。”“我们还有很多工作要做，来探索这些毒素与腹泻的长期后果之间的关系。”
Sheikh A, Tumala B, Vickers TJ, Alvarado D, Ciorba MA, Bhuiyan TR, Qadri F, Singer BB, Fleckenstein JM。CEACAMs是肠产毒大肠杆菌的毒素刺激受体。美国国家科学院院刊。2020年11月17日。DOI: 10.1073 / pnas.2012480117
这项工作得到了美国退伍军人事务部的支持，拨款号为I01BX004825;国家过敏和传染病研究所，拨款号:R01AI89894和R01AI126887;美国国立卫生研究院(NIH)临床和转化科学奖编号UL1TR000448;以及华盛顿大学医学院消化疾病研究核心中心，拨款编号P30 DK52574来自国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所。
华盛顿大学医学院的1500名教职工也是巴尼斯-犹太医学院和圣。路易的儿童医院。该校在医学研究、教学和病人护理方面处于领先地位，在《美国新闻与世界报道》(U.S. News &)评选的全美十大医学院中名列前茅。世界报道。通过与巴尼斯-犹太医院和圣路易斯儿童医院的关系，医学院与BJC医疗保健联系在一起。
最初由医学院出版
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://source.wustl.edu/2020/12/toxin-provides-clues-to-long-term-effects-of-diarrhea-caused-by-e-coli/