加州大學戴維斯分校的科學家發現，沙門氏菌利用腸道中的電訊號入侵人體，這個過程被稱為”電遷移”（galvanotaxis），這為人們了解細菌感染和治療腸道疾病等疾病提供了新的視角。

壞菌是如何在體內找到入口造成感染的？這個問題對於傳染病專家和研究細菌的人來說至關重要。像沙門氏菌這樣的有害病原體會通過複雜的腸道系統，在這裡它們的數量遠遠超過有益微生物和免疫細胞。儘管如此，病原體仍能在腸道中找到脆弱的入口，入侵並感染人體。

加州大學戴維斯分校衛生學研究小組發現了一種新型生物電機制，這些病原體利用這種機制找到這些開口。他們的研究成果發表在《自然-微生物學》（Nature Microbiology）期刊。

在美國，沙門氏菌每年導致約135 萬人患病，420 人死亡。要感染他人，這種病原體需要穿過腸道襯裡邊界。

「攝入沙門氏菌後，它們會進入腸道。在那裡，它們的數量遠遠超過100 兆個好細菌（稱為共生菌）。它們面臨的幾率是百萬分之一！」研究的主要作者孫耀輝說，他是隸屬於內科、眼科和視覺科學以及皮膚科的研究科學家。

為了了解沙門氏菌如何在腸道中找到自己的位置，研究人員觀察了鼠傷寒沙門氏菌（沙門氏菌的一種菌株）的運動，並將其與無害的大腸桿菌（大腸桿菌）的運動進行了比較。

腸道的結構非常複雜。其上皮結構包括絨毛上皮和濾泡相關上皮（FAE）。絨毛上皮由具有突起的吸收細胞（腸細胞）組成，有助於營養吸收。

另一方面，FAE 包含M 細胞，覆蓋在被稱為佩耶氏斑塊的小簇淋巴組織上。這些M 細胞的任務是採集抗原。它們是免疫系統抵抗微生物和食物抗原的第一道防線。

在小鼠模型上進行的研究表明，沙門氏菌能檢測到FAE 中的電訊號。它們會向腸道的這一部分移動，並在那裡找到可以進入的開口。這種細胞對電場做出反應的過程稱為”電遷移”（galvanotaxis）。

研究的資深作者趙敏說：”我們的研究發現，這個’入口點’有電場，沙門氏菌可以利用電場通過。”他是加州大學戴維斯分校眼科和皮膚科教授，也是再生療法研究所的一名研究員。

研究還表明，大腸桿菌和沙門氏菌對生物電場的反應不同。它們對相同電場的反應截然相反。大腸桿菌聚集在絨毛旁，而沙門氏菌則聚集在FAE上，電流會透過進入吸收絨毛和流出FAE 進行循環。

孫解釋說：”值得注意的是，腸道上皮細胞中的生物電場是以沙門氏菌可以利用的方式被分類到FAE的，而大腸桿菌則不那麼容易被分類到FAE。病原體似乎更喜歡將FAE作為入侵宿主並造成感染的通道。

先前的研究表明，細菌利用趨化作用四處移動。在趨化作用下，細菌能感知化學梯度，並趨向或遠離特定化合物。但新研究表明，沙門氏菌對FAE 的趨化作用並不是透過趨化途徑進行的。

趙說：”我們的研究為調節沙門氏菌靶向腸道上皮提供了一種替代或補充機制。”

這項研究有可能解釋複雜的慢性疾病，如發炎性腸道疾病（IBD）。這種機制代表了一種新的病原體-人體”軍備競賽”，對其他細菌感染以及預防和治療的可能性有潛在影響。先前的經驗認為，IBD的根本原因是針對好細菌的過度和異常免疫反應。了解易患IBD 的患者是否也會出現腸道上皮細胞生物電活動異常將是一件有趣的事。

編譯自/ ScitechDaily