麻省理工學院（MIT）的研究人員發現了存在於粘液中的分子，它們有能力通過破壞負責微生物切換到有害狀態的基因來阻礙霍亂感染。這些分子被稱為醣類，在粘液蛋白–構成粘液的凝膠化合物中起著重要作用。來自麻省理工學院的團隊確定了一種特定的醣類，可以抑制霍亂弧菌產生負責導致嚴重腹瀉的毒素，這是霍亂的一個常見症狀。

如果這些糖可以被送到感染部位，它們可以幫助加強粘液屏障並預防霍亂症狀，霍亂每年影響多達四百萬人。研究人員說，由於醣類在不殺死細菌的情況下解除了細菌的武裝，它們可能成為抗生素的一個有吸引力的替代品。

“與抗生素不同的是，在抗生素中細菌可以很快進化出抗藥性，這些醣類實際上並不殺死細菌。他們似乎只是關閉了其毒性毒素的基因表達，所以這是另一種可以嘗試治療這些感染的方法，”該研究的主要作者之一Benjamin Wang博士21歲說。

22歲的Julie Takagi博士也是該論文的主要作者之一。麻省理工學院生物工程係安德魯和埃爾納-維特比教授Katharina Ribbeck是這項研究的資深作者，該研究發表在EMBO雜誌上。

研究小組的其他主要成員有：巴塞爾大學的研究助理Rachel Hevey；喬治亞大學的生物化學和分子生物學教授Micheal Tiemeyer；以及加州大學聖克魯茲分校的微生物學和環境毒理學教授Fitnat Yildiz。

馴服微生物

近年來，Ribbeck和其他人發現，身體大部分地方的粘液在控制微生物方面起著關鍵作用。里貝克的實驗室已經表明，在粘液中發現的複雜糖分子可以使細菌（如銅綠假單胞菌）和白色念珠菌酵母失去作用，防止它們造成有害的感染。

Ribbeck以前的大部分研究都集中在肺部病原體上，但在新的研究中，研究人員將注意力轉向了一種感染胃腸道的微生物。霍亂弧菌經常通過受污染的飲用水傳播，可導致嚴重腹瀉和脫水。霍亂弧菌有許多菌株，以前的研究表明，這種微生物只有在被一種叫做CTX噬菌體的病毒感染時才會成為致病菌。這種噬菌體攜帶編碼霍亂毒素的基因，這才是造成嚴重霍亂感染症狀的真正原因。

為了使這種”毒素轉換”發生，CTX噬菌體必須與細菌表面的一個受體結合，該受體被稱為TCP（co-regulated pilus）。麻省理工學院的研究小組利用從豬胃腸道純化的粘蛋白糖，發現糖抑制了細菌產生TCP受體的能力，因此CTX噬菌體不能再感染它。

研究人員還表明，暴露於粘液糖會極大地改變許多其他基因的表達，包括那些產生霍亂毒素所需的基因。當細菌暴露於這些醣類時，它們幾乎不產生霍亂毒素。

當霍亂弧菌感染胃腸道內的上皮細胞時，這些細胞開始過度生產一種叫做環狀AMP的分子。這使它們分泌出大量的水，導致嚴重的腹瀉。研究人員發現，當他們將人類上皮細胞暴露在已被粘蛋白糖解除武裝的霍亂弧菌面前時，這些細胞並沒有產生環狀AMP或開始滲水。

遞送醣類

研究人員隨後調查了哪些特定的糖可能作用於霍亂弧菌。為此，他們與Hevey的實驗室合作，創造出他們正在研究的自然發生的粘液蛋白樣本中發現的最豐富的糖的合成版本。他們合成的大多數糖的結構被稱為核心1或核心2，它們在所含單醣的數量和類型上略有不同。

研究人員發現，核心2糖在馴服霍亂感染方面發揮了最大的作用。據估計，50%到60%的霍亂弧菌感染者是無症狀的，因此研究人員假設，當這些霍亂阻斷粘蛋白缺失時，可能會出現有症狀的病例。

“我們的研究結果表明，當粘液屏障受到損害並缺乏這種特殊的醣類結構時，也許會發生感染，”Ribbeck說。

她現在正在研究如何將合成的粘液蛋白糖，可能與抗生素一起，運送到感染部位。醣類本身不能附著在T的粘膜襯裡上。