Nature：新研就发现幽门螺旋杆菌的一种古老的生态种——哈迪生态种

来源：100医药网 2024-10-25 14:04

在一项新的研究中，来自中国科学院上海与感染研究所、苏州大学、哥德堡大学和大分大学等研究机构的研究人员揭示了人类与一种称为幽门螺旋杆菌（Helicobacter pylori, HP）的胃部细菌之间长期联系的新细节。相关研究结果于2024年10月16日在线发表在Nature期刊上，论文标题为 An ancient ecospecies of Helicobacter pylori 。

HP自 1983 年被发现以来，每年都会导致约 100 万例和其他危及生命的胃部疾病，因而声名狼藉。根据以前的研究，HP在人类胃部的定植时间已经超过了 10 万年，因此在人类的史前时期，这种细菌也很可能造成了许多胃痛。

在这项研究中，作者史无前例地从世界各地收集了近 7000 个HP基因组来研究这种细菌的传播。他们意外地发现了一种非常独特的螺旋杆菌变种，并将其称为哈迪生态种（Hardy ecospecies），这种变种在几十万年前就已经出现，并随着人类在世界各地传播。

作者提出，这种生态种专门生活在以肉类或鱼类为主要食物的人群（即肉食动物）的胃部中。因此，如今在人类的胃部中发现的细菌基因变异可以指出我们的祖先吃了什么。

论文共同通讯作者、大分大学的Yoshio Yamaoka教授说， 与螺旋杆菌相关的疾病对贫困社区的影响尤为严重。我们付出了巨大努力，从世界各地收集细菌，来自 20 多个国家的临床医生和研究人员参与其中。这项史无前例的基因组收集工作将使我们能够开发出适合各种情况的干预和治疗方法。

我们多样的全球样本让我们能够更好地了解人类体内螺旋杆菌的历史，这证实了之前的发现，即当我们在5万多年前离开非洲时，这些细菌就已经是我们胃部的乘客了。不过，我们也发现了一些令人惊讶的东西，那就是一种新的我们称之为哈迪（Hardy）的螺旋杆菌生态种。它与我们称之为 无处不在（Ubiquitous） 的常见类型在 100 多个基因上存在差异。

论文第一作者、中国科学院上海免疫与感染研究所的Elise Tourette说， 哈迪生态种对这种细菌在我们的胃部中生存需要做些什么提供了特别的信息，而且更重要的是，它对这种细菌的多样性是如何维持的也很有帮助。

当今的大多数人类都是杂食动物或素食主义者，这意味着我们的饮食中有很大一部分是由植物材料构成的。然而，在世界上的某些地区，植物材料在历史上一年中的大部分时间都无法获得，人们主要依靠鱼类或肉类来维持生计。

迄今为止，只有在西伯利亚和加拿大北部等地的土著人群中发现了哈迪生态种。由于古老的宿主跃迁，在动物园的老虎和猎豹身上也发现了哈迪生态种，而且它具有的关键基因差异可以使得它适应食肉动物胃部中的条件。这种关联尤其引人关注，因为我们的分析还暗示，自 20 多万年前人类在非洲起源以来，这两种生态种就一直伴随着人类。

Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07991-z

论文共同通讯作者、中国科学院上海免疫与感染研究所的Daniel Falush教授解释说， 如果这种生态物种确实适应食肉动物，那么这就意味着，分布在世界各地的人类往往吃不了多少植物物质，即使他们可以吃到植物物质。

哈迪生态种和 Ubiquitous生态种之间的一个重要基因差异在于名为脲酶的基因。胃部的酸度很高，对几乎所有生物来说都是一个不适宜的环境。

为了避免与人类吃下的食物一起被溶解，螺旋杆菌主要有两种策略。第一种是钻入胃黏膜，因为胃黏膜的酸性比胃中心低。第二种是产生脲酶。脲酶能使这种细菌周围的环境去酸化。属于Ubiquitous生态种的HP制造的脲酶蛋白中含有镍原子。

大多数属于哈迪生态种的HP，包括来自土著人群以及老虎和猎豹的HP，都编码另一种含有铁原子而不是镍原子的脲酶。这种替代性脲酶被认为有助于螺旋杆菌在食肉动物的胃部中生存，因为食肉动物的胃部比杂食动物的胃部酸性更强，而且铁原子的供应量可能更高，镍的供应量可能更低。

为支持这一假设，从海豚、猫和雪貂等食肉哺乳动物体内分离出的其他螺旋杆菌也具有这种替代性脲酶，而从猪和猕猴等杂食动物体内分离出的螺旋杆菌则没有。

HP可以在我们的胃里存活数十年，与人体免疫系统不断斗争，从而导致胃病。令我着迷的是，除了参与营养摄取的基因不同之外，哈迪生态种与正常的属于Ubiquitous生态种的螺旋杆菌在与胃细胞和免疫系统细胞相互作用的大部分基因上也不同。

论文共同通讯作者、哥德堡大学的Kaisa Thorell 教授补充说， 这种细菌似乎有一种完全不同的与宿主相互作用的策略。弄清楚这种策略是什么，可以为胃病（包括常常致命的胃癌）的产生提供大量新的见解。

通过分析世界各地近 7000 个HP基因组，作者得出结论，最早的现代人感染了两种不同类型的螺旋杆菌，即哈迪生态种和Ubiquitous生态种。在人类早期迁徙过程中，这两种生态种都从非洲传播出去，最远到达南美洲。

迄今为止，在所有采样的人类种群中都发现了 Ubiquitous 生态种，但哈迪生态种只在少数土著人群中采样到，这意味着它可能已在迁徙途中的许多地方灭绝。不过，哈迪生态种的一个非洲品系在大型猫科动物身上进行了宿主跳跃，并已从动物园中的猎豹、狮子和老虎身上分离出来。

了解为什么这种生态种可以在某些种群中共存，而在另一些种群中却不能，有望揭示人类的史前史，以及人类今天仍在遭受的巨大胃病负担。（100yiyao.com）

参考资料：

Elise Tourrette et al. . Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07991-z.