维生素B12细菌窃贼

当维生素B12通过小肠时,一些细菌能够从我们体内偷走维生素B12。
二零一八年十月十日

采访

艾伦·韦克斯勒,范德比尔特大学

拟杆菌BIACUTIS.jpg

双孔拟杆菌,胃肠道中众多共生厌氧拟杆菌中的一种。

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维生素是我们不能自己制造的分子,我们依靠饮食来提供。但我们并不孤单,因为我们需要细菌的许多化学物质也依赖于我们;这有时会使我们与自己的微生物发生冲突。亚伦·韦克斯勒向克里斯·史密斯解释了维生素B12是如何起作用的。

Aaron:从根本上来说,我们感兴趣的是回答一个问题:怎样才能成为一个成功的肠道细菌。从我们实验室之前的工作中我们知道——我们使用了一种模型肠道细菌,它是类杆菌属的一部分,几乎普遍存在于人类群体中——它需要的一件事是吸收小分子维生素B12的能力。

Chris -当你说“好的微生物组”成员时,这对细菌有益还是对宿主有益?

Aaron -所以当我说一个成功的肠道细菌时,我主要是从细菌的角度来说的。所以它们想要在肠道中定居,所以如果它们没有做好自己的工作,它们就会从那个环境中灭绝

但是,同样的,如果他们太滥交和太贪婪,也会给主人带来后果,不是吗?

亚伦:确实是这样。大多数细菌都局限于大肠,它们在那里似乎很好。我们从中得到一些好处,比如消化,比如小分子维生素K和叶酸。然而,当它们发现自己在肠道的错误位置,比如小肠,那么我们就开始看到人类的问题了。

这些问题包括包括与B12有关的问题吗?

亚伦:是的。所以这些细菌很擅长吸收维生素B12。这篇论文的重点之一是我们发现的一种叫做BTG的特殊蛋白质,它位于这些细菌的表面,对维生素B12有很高的亲和力。所以当这些细菌携带这些对B12有高亲和力的蛋白质进入小肠并生长到很大的密度时,它们就开始从我们的蛋白质中带走B12。

克里斯:什么,因为这种特殊的B12结合蛋白非常擅长完成它的工作它比我们自己的蛋白质做得更好,所以如果你让这两种蛋白质在竞争中正面交锋,细菌会赢?

亚伦-这当然是体外实验的结果。所以当我们服用一种叫做内在因子的人类蛋白质我们以前服用维生素B12时,给它维生素B12。但是我们把它和细菌蛋白一起孵育,我们发现在很短的时间内细菌蛋白几乎带走了人类蛋白质中所有的B12。因此,我们可以推断,当这些细菌数量过多时,类似的过程可能会发生在人类和小肠中。

克里斯-这就像把牛头犬和贵宾犬扔给羊排,然后问谁会赢,不是吗?那么,为什么这种细菌进化到对B12有如此惊人的清除能力呢?显然,它是一种有价值的分子,但这听起来像是一种过度杀伤的情况?

亚伦-没错。我认为这更多是与细菌争夺B12而不是与人类争夺B12有关。所以我认为从内在因素,人类蛋白质中窃取B12,我认为这是偶然的。我认为这是肠道细菌与人类和肠道细菌之间争夺维生素B12的结果。所以这些细菌,就像我说的,它们主要生活在大肠里那里的细菌密度非常高。所以在细菌密度高的情况下细菌间对营养物质的竞争就会很激烈。人类的内在因素也随着人类的进化而进化,它不习惯与肠道细菌争夺维生素B12。所以当这些细菌发现自己在小肠内有大量存在内在因子时,碰巧这些细菌几乎每次都会赢得竞争。

克里斯,这是否填补了临床空白,因为我们知道有些病人最终会缺乏B12,他们确实有细菌过度生长这就解释了为什么这些细菌会导致我们缺乏B12 ?

Aaron -我认为这是一个合理的解释。我们不确定这是否发生在这些病人身上因为我们还没有做实验来证明这一点。然而,我们收集的体外数据表明,这是一个合理的假设。

Chris -那你是怎么发现这个的呢?

Aaron -我们在研究这些肠道细菌对B12的吸收。我们发现一种叫做拟杆菌的肠道细菌含有与大肠杆菌相同的维生素B12吸收的四种成分,大肠杆菌是研究维生素B12更新的典型细菌。所以我们肠道中的这些拟杆菌含有相同的四种蛋白质,但它们含有额外的基因,这些基因与编码拟杆菌转运体的基因相邻,这些基因没有已知的功能。其中一种基因,我们称之为BTG,是对维生素B12有高亲和力的表面蛋白。

克里斯:那么你是怎么做的呢,有一点跳跃的结论,你认为他们在同一个区域,所以他们可能参与其中?然后你去看它们,发现哦,嘿,很快,其中一个真的参与了这个,这就是函数?

亚伦:是的。所以我们不能假设,仅仅根据他们的基因位置,他们参与了B12的运输。为了得到答案,我们首先采用了分子遗传学方法,通过删除BTG,当我们这样做时,我们发现这些细菌在低浓度的b中很难生长。第二个线索来自我们所做的研究,我们发现缺乏这种蛋白质的细菌的细胞内B12浓度较低。

克里斯:那你接下来要看什么?

Aaron:我们有一些线索表明BTG并不是故事的结局。可能还有其他因素在起作用,我们不知道它们在做什么。另一件事是要从临床角度去研究BTG是否真的是解释小肠细菌过度生长导致人体维生素B12缺乏的关键因素。

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