全球每年因腹瀉疾病導致脫水和營養(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菌引起的疾病的疫苗。不過，塞爾克生物科學研究所的科學家們最新的一項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菌的結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”，塞爾克生物科學研究所分子與系統(tǒng)生理學實驗室的賈內(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、預防未來感染的疫苗的開發(fā)提供幫助?！卑瑺査故窃搱F隊發(fā)表在《科學進展》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致致命細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。易感個體在感染后會發(fā)展出疾病，然后在一段時間內(nèi)康復，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。“我們對無癥狀感染在機械上如何發(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??！?/p>

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

2018年，艾爾斯的實驗室研究了飲食干預如何導致無癥狀感染，即細菌與感染的人類或動物宿主之間建立了一種合作關系。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。高鐵飲食增加了動物腸道中未被吸收的糖（葡萄糖）含量，細菌可以依賴這些糖進行生長。這種多余的糖成為細菌的“賄賂”，使其保持不攻擊宿主的動力。

這個過程產(chǎn)生了與細菌的長期無癥狀感染，使研究人員認為適應性免疫系統(tǒng)（細胞和“記憶”感染的蛋白質(zhì)）可能參與其中。在他們最新發(fā)表的《科學進展》論文中，該團隊評論道：“合作或生理防御機制介導宿主對感染狀態(tài)的適應，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，曾在艾爾斯實驗室擔任博士后研究員，他補充道：“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等細菌的持久免疫。我們希望找出維持這種持久免疫的機制，以便利用該機制開發(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應用。

Grischa Chen [Salk Institute]

該團隊將接受了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，具有非功能性適應性免疫系統(tǒng)（SCID-/-動物）的小鼠都無法繼續(xù)與細菌保持合作關系。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性免疫系統(tǒng)的參與。

重要的是，被感染的具有功能性適應性免疫系統(tǒng)（SCID+/-或SCID+/+小鼠）的動物沒有癥狀?！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?00％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損失方面存活并得到保護?！边@些動物的免疫力是持久的，經(jīng)過一個月的再感染，它們?nèi)匀淮婊睢?/p>

艾爾斯和團隊得出結論，富含鐵的飲食單獨可以阻止細菌在活動感染期間產(chǎn)生致命癥狀，但在沒有膳食補充的情況下，功能性適應性免疫系統(tǒng)對未來感染的免疫力是必需的?！耙虼?，適應性免疫反應對于鐵介導的感染保護并不是必需的，但在獨立于鐵的階段，它對長期存活是必需的，”他們指出。

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

這項研究為腹瀉疾病的疫苗開發(fā)提供了新的線索。通過了解適應性免疫系統(tǒng)與無癥狀感染之間的關系，科學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，以預防細菌引起的疾病。然而，更多的研究仍然需要進行，以進一步了解這種策略的可行性和適用范圍。

這一研究的結果有望為全球范圍內(nèi)腹瀉疾病的預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。這項發(fā)現(xiàn)可能有助于挽救數(shù)以百萬計的生命，并在未來減少與腹瀉相關的病痛和死亡。

編輯：王洪

排版：李麗