Cell: Chinese scholars uncover the “counterattack” of anaerobic pathogenic bacteria and promote their own growth by modifying the intestinal environment

本文来自微信公众号： 生物世界 ，编辑：王多鱼，作者：生物世界<br> 众所周知，我们的肠道中生活着数以万亿计的细菌，它们大多数是“厌氧菌”——也就是在有氧环境中不能生长或生长不良而在无氧环境中生长得更好的细菌。它们在我们的肠道深处，一个几乎无氧的环境里，过着“发酵”生活，分解食物残渣，为我们生产一些有益的物质。<br> 而一项最新研究发现，一种传统上被认为是“严格厌氧”的致病菌——产肠毒素脆弱拟杆菌（ETBF），竟然在它自己引发的肠道炎症环境中，玩起了“有氧呼吸”，活得风生水起。它到底是怎么做到的？<br> 该研究于2026年4月30日发表于国际顶尖学术期刊Cell上，论文题为：An anaerobic pathogen rewires host metabolism to fuel oxidative growth in the inflamed gut。范德堡大学医学中心Zhu Wenhua为论文通讯作者。<br> 该研究表明，产肠毒素脆弱拟杆菌（ETBF）利用其毒力因子脆弱拟杆菌毒素（BFT）来生成并适应局部氧化微环境，从而支持其在肠道内的定植。BFT能够操控结肠上皮细胞的信号转导以及胆汁酸循环途径，促使上皮细胞的代谢从氧化磷酸化向糖酵解转变。这种转变增加了局部乳酸和氧气的浓度，而这些营养物质能够支持ETBF的氧化代谢。<br> 这些发现揭示了一种出人意料的策略——一种典型的厌氧病原体利用宿主的代谢重塑在发炎的肠道中生成并利用氧化微环境。<br> 该研究的核心发现：<br> 一种典型的厌氧病原体在局部氧化微环境中生成并繁殖；<br> BFT使上皮细胞的代谢从氧化磷酸化转变为糖酵解；<br> 宿主代谢塑增加了产肠毒素脆弱拟杆菌（ETBF）生态位中的乳酸和氧气含量；<br> BFT使ETBF能够适应这种氧化环境并促进定植。<br> 主角登场：亦敌亦友的脆弱拟杆菌<br> 脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）是我们肠道里最常见的细菌之一，通常是个有益菌，甚至有助于我们免疫系统的发育。但其中有一小撮“坏分子”，它们能够产生一种名为“脆弱拟杆菌毒素（BFT）”的毒力因子，就成了产肠毒素脆弱拟杆菌（ETBF）。<br> 这种ETBF可不是善茬。它和炎症性腹泻、甚至结直肠癌都有关系。过去我们就知道，它产生的BFT能破坏肠道上皮细胞之间的连接，引起炎症。但科学家一直没完全搞清楚：ETBF作为一种“厌氧菌”，是怎么在它自己引发的、充满免疫细胞和可能渗入氧气的炎症环境中，不仅活下来，还能大量繁殖、长期定植的呢？<br> 核心发现：一场精密的“代谢劫持”<br> 这项研究揭示了一个精巧的机制：ETBF利用它的产生的BFT毒素，对肠道上皮细胞进行“代谢重编程”，为自己打造了一个富含氧气和乳酸的专属“氧吧”，然后切换成更高效的“氧化代谢”模式，从而在炎症肠道中获得竞争优势。<br> 简单来说，过程分三步：<br> 1、毒素发挥干扰作用：ETBF分泌BFT毒素，这种毒素作用于肠道表面的上皮细胞，干扰了细胞的信号和胆汁酸循环通路。<br> 2、宿主细胞代谢重编程：在BFT的影响下，肠道上皮细胞的能量生产方式发生了根本改变，从原本高效的、消耗氧气的“氧化磷酸化”切换成了效率较低、不依赖氧气的“糖酵解”。<br> 3、创造理想家园：这种代谢重编程产生了两个对ETBF至关重要的副产品——乳酸（糖酵解会产生大量乳酸，并被细胞释放到肠道里）和氧气（因为细胞氧化磷酸化减弱，不再大量消耗氧气，氧气从肠道黏膜下层扩散到肠腔的量就增加了）。<br> 于是，ETBF周围的环境，从一个厌氧世界，变成了一个微富氧、且富含乳酸的“特殊生态位”。<br> 细菌的“华丽变身”：从厌氧发酵到氧化呼吸<br> 更令人惊讶的是ETBF自己的应对方式。传统观点认为，像脆弱拟杆菌这样的厌氧菌，缺乏完整的有氧代谢通路，只能进行低效的糖酵解。但这项研究发现，在炎症的肠道里，ETBF竟然高度活跃地表达着一套完整的“氧化代谢”基因！<br> 这套基因能让它：<br> 利用乳酸：把环境中的乳酸作为“燃料”。<br> 利用氧气：把环境中微量的氧气作为“助燃剂”。<br> 运行完整的三羧酸循环：这是高效能量生产的核心代谢回路。<br> 在实验室中，研究团队证实，当同时提供乳酸和微量氧气时，ETBF产生ATP和生长能力显著增强。而如果敲除它利用乳酸或氧气的关键基因，它在炎症肠道中的定植能力就大大受损。<br> 也就是说，ETBF通过对宿主细胞代谢重编程，让它们生产出自己需要的“特殊燃料”（乳酸）和“助燃剂”（氧气），还自己偷偷升级了代谢通路，从而能利用这些资源，进行更高效的能量生产，跑赢了其他还在进行糖酵解的肠道细菌。<br> 毒素本身就是“升级密钥”<br> 这项研究还有一个关键发现：BFT毒素本身，就是ETBF获得这种“氧化代谢”能力的“钥匙”。甚至，只要把生产BFT的基因“借给”那些不产毒素的普通脆弱拟杆菌（NTBF），就能让它们获得在微氧环境下利用乳酸生长的能力。<br> 这说明，BFT不仅作用于宿主，改变环境；它似乎也能直接或间接地“解锁”细菌自身的代谢潜能，让它们适应并利用这个被改造后的氧化环境。<br> 意义与启示：重新理解感染与代谢<br> 这项研究极大地刷新了我们对厌氧病原体、宿主-微生物互作以及肠道感染的认识：<br> 颠覆传统分类：它打破了“厌氧菌”严格厌氧的简单标签，揭示了它们在宿主体内应对动态环境时惊人的代谢灵活性。<br> 揭示致病新机制：阐明了ETBF如何通过精确的“代谢劫持”，在复杂的肠道生态中开辟生态位，实现持久定植和致病。这为理解其与结直肠癌等慢性疾病的关联提供了新线索。<br> 提供潜在靶点：针对ETBF特有的乳酸利用或微氧呼吸通路，可能开发出特异性更强、不影响其他有益菌的抗菌策略。