圖1.革蘭氏陽性菌（左）和革蘭氏陰性菌（右）概述

1.腸道沙門氏菌(Salmonella enterica) 

腸桿菌共同抗原(enterobacterial common antigen, ECA)是由多糖重復單元組成的多聚糖, 幾乎表達于所 有腸桿菌細胞外膜. ECA合成受阻會導致大腸桿菌細胞膜完整性受損, 對酸性、低溫、高鹽、十二烷基硫酸鈉、萬古霉素更加敏感。有研究報道, ECA合成所必需的wecD和wecA基因突變會導致腸道沙門氏菌對DCA的敏感性提高。ECA缺失導致腸道沙門氏菌DCA耐受能力下降, 提示ECA缺失可能削弱了沙門氏菌細胞膜的結構完整性, 使其對DCA的破壞作用更敏感。腸道沙門氏菌攜帶的質粒pGE108上的cea::lac融。合基因會被脫氧膽酸鈉或牛膽汁提取物激活, 表明腸道沙門氏菌中起DNA修復作用的SOS response(SOS響應)被激活, 意味著膽鹽能夠引起腸道沙門氏菌DNA損傷。脫氧膽酸鹽誘導的SOS響應以經典、依賴于重組酶A(recombinase A, RecA)的方式發生, 只有在存在功能性RecA蛋白時, 脫氧膽酸鹽才會誘導SOS響應。同時, 膽汁會增加染色體重排的頻率, 同時增加核苷酸替換和移碼的頻率。脫氧膽酸鹽導致的突變譜表明, 暴露于膽汁會誘導腸道沙門氏菌DNA GC堿基對向AT堿基對的轉變, 這可能是由胞嘧啶的氧化損傷引起的。此外, 脫氧膽酸鈉激活了氧化損傷反應性調節子和超氧化物應激反應調節子的基因轉錄, 進一步證明脫氧膽酸鹽引起的DNA損傷屬于氧化性損傷。脫氧膽酸鹽降低了腸道沙門氏菌毒力質粒在小鼠回腸中轉移頻率, 引起毒力質粒的固化, 這是DNA損傷劑的常見特征。 這些工作提供的證據, 表明脫氧膽酸鹽會增加核苷酸替換、移碼和染色體重排的頻率, 支持了脫氧膽酸鹽是DNA損傷劑并可能產生雙鏈DNA斷裂的觀點。

2.大腸桿菌(Escherichia coli) 

D′Mello等人利用電子顯微鏡觀察脫氧膽酸鹽存在下大腸桿菌的形態, 發現細菌細胞中鞭毛的數量減少, 隨著脫氧膽酸鹽濃度進一步提高, 鞭毛的形成受到嚴重抑制。 除了表面形態上的變化, Kandell和Bernstein發現, 在鵝去氧膽酸和脫氧膽酸鈉作用下, 大腸 桿菌細胞分裂抑制蛋白(suppressor of lon A, SulA)基因表達增加。 SulA是細菌SOS反應系統的一部分, 其通過抑制細胞分裂蛋白FtsZ環的形成阻止細胞分裂, 是細胞分裂早期階段的關鍵步驟。該結果表明SOS反應由膽鹽誘導. 作者將他們的結果與SOS反應誘導劑絲裂霉素C(mitomycin C, MMC)處理SOS缺陷細胞的結果進行了比較, 這兩項研究都出現相似的結果, 支持膽鹽在細菌體內誘導DNA損傷且激活SOS反應的結論。在此基礎上, Bernstein等人研究了大腸桿菌對膽鹽的應激反應, 發現脫氧膽酸鹽、鵝去氧膽酸鹽、熊去氧膽酸鹽和糖膽酸鹽會激活大腸桿菌基因micFosmY和dinD的啟動子。dinD由DNA損傷誘導表達, 是SOS反應的一部分, dinD表達的增加表明SOS反應是響應膽鹽而引發的一種可能機制。 osmY編碼一種功能未知的周質蛋白, 通常參與滲透應激, 而micF是外膜孔蛋白OmpF的負調節因子。osmY和micF基因轉錄水平的增加表明膽汁可能會引起大腸桿菌DNA的氧化損傷 。 綜上, 以上四種膽鹽可能會影響大腸桿菌生物膜的組成和功能, 并且在進入細胞后會導致DNA氧化損傷, 并激活SOS反應。 大腸桿菌暴露于天然膽汁酸, 引起特定應激反應基因的表達上調, 可能是對其對膽汁酸導致的膜擾動和DNA氧化損傷的反應。

3.幽門螺桿菌(Helicobacter pylori)

體外試驗中幽門螺桿菌的生長被熊去氧膽酸(ursodeoxycholic acid, UDCA)、DCA顯著抑制。在最低抑菌濃度下, 掃描電子顯微鏡觀察到幽門螺桿菌的細胞形態由正常的直桿或螺旋桿狀轉變成球狀, 周圍出現體積較小的圓球。脫氧膽酸濃度升高后, 幽門螺桿菌細胞進一步降解為球形不規則凝聚塊, 具有泡狀結構, 其中一些細胞呈現中空的甜甜圈狀結構。 幽門螺桿菌細胞的顯著形變, 提示DCA可能會破壞幽門螺桿菌的細胞壁或是細胞膜。在另一項膽汁酸影響幽門螺桿菌生長和黏附的實驗中, 幽門螺桿菌在麥考伊和胎兒腸道細胞系上的黏附被CDCA抑制, 且在黏附抑制實驗中, CDCA的使用濃度僅為抑制其生長最低濃度的十分之一便呈現明顯的抑制效果, 這表明CDCA對黏附的抑制作用可能不完全依賴于其對細菌生長的直接抑制。

圖2.革蘭氏陽性菌（左）和革蘭氏陰性菌（右）結構特點

4.彎曲桿菌(Campylobacter jejuni) 

以雞為動物模型進行的微生物群移植實驗表明, 攝入DCA的雞腸道中空腸彎曲桿菌定植減少, 這主要是DCA調節雞的腸道菌群結構, 尤其是對腸道厭氧菌的影響引起 。這種影響可能是誘導腸道厭氧菌的生長, 也有可能是促進厭氧菌產生阻斷空腸彎曲桿菌定植的化合物, 因為分別用厭氧菌和需氧菌微生物群對雞進行一次管飼, 發現厭氧菌顯著降低了空腸彎曲桿菌的定植率, 而需氧菌對定植率的影響較小。DCA通過調節腸道厭氧菌生長或胞外代謝物的產生,減少空腸彎曲桿菌在雞腸道上的定植, 反映了微生物群和微生物代謝物之間獨特的雙向調節作用。在多藥外排泵CmeABC與膽汁抗性的一項研究中, CmeABC通過介導膽汁抗性, 在雞體內彎曲桿菌的適應中起著關鍵作用。這一結論有如下證據支持，首先,定點誘變實驗表明CmeABC顯著提高了彎曲桿菌對多種膽汁鹽和洗滌劑的抗性, cmeABC基因突變失活導致在含膽汁鹽的培養基和雞腸提取物中出現生長缺陷,腸道定植實驗結果表明cmeABC基因失活消除了彎曲桿菌在雞體內定植的能力。在使用pCME互補這些突變后, 彎曲桿菌完全恢復了在含膽汁培養基中的生長和在體內的定植能力。這些發現, 加上CmeABC在雞宿主定植過程中表達的這一事實, 強烈表明膽汁酸抗性對于彎曲桿菌在腸道環境中的成功定植至關重要。8-羥基脫氧鳥苷(8-oxo-deoxyguanosine, 8-oxo-dG)是自由基誘導的氧化損傷的主要形式之一, 已被科學家廣泛用作氧化應激的生物標志物。酶聯免疫吸附試驗(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)結果顯示, 在含脫氧膽酸的培養基中培養的空腸彎曲菌8-oxo-dG水平顯著提高, 同時RNA-Seq表明, 起活性氧(reactive oxygen species, ROS)解毒作用的過氧化氫酶的編碼基因katA在脫氧膽酸的刺激下被上調, 同時過氧化氫酶活性增加, 這表明脫氧膽酸對空腸彎曲桿菌造成了氧化損傷, 引起細胞內ROS水平升高。已知ROS會導致DNA損傷, 當DNA復制或轉錄遇到ROS誘導的損傷時,會出現雙鏈斷裂. 通過脈沖場凝膠電泳(pulsed field gelelectrophoresis, PFGE)評估了在補充脫氧膽酸的培養基中生長的空腸彎曲菌DNA雙鏈損傷情況, 發現DNA出現片段化, 說明脫氧膽酸引起DNA雙鏈斷裂。Svensson等人的研究表明, 0.05% DCA促進彎曲桿菌生物膜形成, 而環境DNA是生物膜形成的必要條件。往培養基中添加環境DNA會促進生物膜形成, 移除培養基中的環境DNA會抑制生物膜的形成，生物膜受損的菌株在靜置培養中表現出生長和應激耐受性缺陷, 這表明亞抑菌濃度下的DCA能通過促進生物膜形成來幫助彎曲桿菌來耐受體外不良條件。

圖3.革蘭氏陽性菌（左）和革蘭氏陰性菌（右）菌種代表

原文：管健,王玉桂,丁昊,等.膽汁酸對腸道微生態的調控研究進展[J/OL].科學通報,1-9[2026-01-07].https://link.cnki.net/urlid/11.1784.N.20251226.0953.008..

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