共生酵母促进鼠伤寒沙门氏菌的毒力

分享一篇发表在Nature上的文章，题目为“Commensal yeast promotes Salmonella Typhimurium virulence”，通讯作者是来自伊利诺伊大学芝加哥分校的Judith Behnsen教授，研究方向是细菌和真菌的相互作用。在本文中，作者发现沙门氏菌可以通过促进白色念珠菌产生精氨酸促进自身毒力，从而增强对宿主的侵染。

肠道微生物群（包括细菌、真菌等）在维持宿主健康、抵御病原体方面发挥重要作用。过去研究多集中于细菌之间的互作，真菌在肠道感染中的作用知之甚少。白色念珠菌（C. albicans）是人类肠道中常见的共生真菌，通常不致病，但在免疫力低下或抗生素使用后可能过度生长，甚至引发感染。鼠伤寒沙门氏菌（S. typhimurium）是一种常见的食源性病原菌，能引起胃肠炎甚至系统性感染，尤其在免疫抑制人群中更为严重。作者发现临床上真菌与细菌共感染的现象较为常见，但缺乏机制研究。于是提出共生真菌可能通过代谢或免疫调控影响细菌感染过程和毒力表达。

作者首先探究了沙门氏菌的感染与真菌生物组变化的关联性。他们通过链霉素预处理建立肠道菌群失衡模型，模拟人类使用抗生素后的状态，并发现在沙门氏菌感染后酵母菌目，特别是念珠菌属的丰度会发生明显的增加，且白色念珠菌的存在会明显上调肠道组织中的沙门氏菌数目。

随后，为了确定沙门中对白色念珠菌产生响应的基因，作者比较了单一培养和共培养的转录组，其中除毒力岛相关基因的表达量发生上调外，一些通过精氨酸脱亚胺酶（ADI）途径调节精氨酸分解代谢相关的基因发生了上调。随后作者测试了培养基中精氨酸的含量，发现沙门氏菌可以在2h内将LB中的精氨酸耗竭，而加入白色念珠菌时精氨酸的水平则上升至原来的2-4倍。随后作者发现T3SS抑制的沙门氏菌不能够促进精氨酸含量的上升，表明沙门的侵染作用是促进精氨酸上调的关键。作者发现毒力蛋白SopB诱导白色念珠菌精氨酸合成基因（ARG1、ARG4）表达上调，导致其释放大量精氨酸到胞外。