腸道共生菌有助于維持腸道內環境的穩定。破壞共生菌群與疾病的發展和持久性有關。腸道病毒利用共生菌加強病毒感染的廣泛能力進一步證明了這些微生物的重要性。這些病毒直接與共生菌相互作用,雖然這種相互作用對病毒感染的影響已經在幾種病毒中得到了很好的描述,但對共生菌的影響還有待探索。
圖片來源: https://doi.org/10.1002/jev2.12172
共生菌極大地影響腸道病毒感染。同樣,病毒感染也會改變微生物群,這取決于病毒。例如,諾沃克病毒的感染與類桿菌和變形桿菌的減少以及細菌數量的增加有關,而在輪狀病毒感染期間則觀察到相反的趨勢。
雖然許多研究已經調查了腸道病毒對腸道微生物群的大規模影響,但到目前為止還沒有研究這些哺乳動物病毒對單個細菌的具體影響。為了解決這一認識上的差距,作者分析了兩種不同但相關的腸道病毒,以確定這些病毒的相互作用是否改變了細菌的基因表達。
鼠和人的諾如病毒都能夠在陰溝腸桿菌中誘導基因組范圍內的基因表達顯著變化,影響大約25%的細菌基因組。雖然50%的deg在病毒之間共享,但病毒也誘導了每個病原體特有的基因庫。這是已知的哺乳動物病毒改變共生細菌基因表達的第一次證明。
對這些基因的功能注釋表明,它們中的許多都與跨膜或外膜基因連鎖。考慮到病毒結合細菌的掃描電鏡圖像顯示陰溝腸桿菌表面拓撲特征的變化,這些DEG類別是值得注意的。在暴露于病毒的細菌中觀察到細菌附屬物的數量增加,先前的研究表明在細胞和環境壓力條件下細菌附屬物的數量增加。
作者還觀察到諾如病毒與陰溝腸桿菌的相互作用引起的膜褶皺增加,在低濃度的抗菌化合物處理下觀察到膜皺紋的增加。在這種情況下,皺紋活動與小泡的釋放相協調,這表明應激引起的細胞膜變化與BEVs的產生有關。囊泡的產生通常與壓力暴露有關,并可被各種壓力誘導因素改變。基于此,我們觀察到細菌表面結構的變化,以及與膜穩定性和膀胱形成相關的基因的差異調控,我們測量了在諾如病毒存在和不存在的情況下OMV的產生。
諾沃克病毒的相互作用不僅導致BeV產量增加,而且在病毒存在的情況下,每種受測細菌產生的囊泡都較小,這表明諾沃克病毒與細菌的相互作用改變了OMV的含量。這些蛋白中的許多以前都與細菌應激反應有關,進一步支持了與這些病毒的相互作用會誘導應激反應。此外,MNVOMVs的特異性蛋白豐度較低,主要來自細胞質。
諾沃克病毒的相互作用改變了細菌的表面結構
圖片來源: https://doi.org/10.1002/jev2.12172
綜上所述,細菌胞外小泡由致病菌和共生菌共同產生,是細菌與宿主腸道細胞溝通的主要機制。我們以前已經觀察到共生細菌可以增強諾沃克病毒的感染,但在沒有大體炎癥的情況下,它們被隔離在腸腔內,不會進入急性諾沃克病毒感染的主要目標免疫細胞所在的固有層。另一方面,OMVS被證明可以很容易地穿過腸道上皮,與底層細胞相互作用,并調節它們的免疫反應,就像它們來自的細菌一樣。
諾如病毒與共生菌的相互作用導致細菌基因表達的廣泛變化,最終導致BEV的形成增加。考慮到BEV的既定功能,這些病毒誘導的小泡在病毒感染過程中可能發揮的作用有潛在的意義,包括改變病毒在上皮中的遷移和對感染的免疫反應。未來的體外和體內研究將有助于闡明OMVs在病毒復制和感染期間宿主反應中的作用。(世聯博研(Bioexcellence) 世聯博研Bioexcellence)
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