我們腸道里居住著數(shù)萬億細菌，它們像一個小型工廠，分解食物產(chǎn)生能量。其中一種重要副產(chǎn)品是氫氣（H?）——一種無色無味的氣體。瑞士科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，沙門氏菌（一種導(dǎo)致食物中毒的常見病原體）竟然能“偷走”腸道細菌產(chǎn)生的氫氣，作為自己生長的燃料！

通過小鼠實驗，研究團隊證明：當沙門氏菌入侵健康腸道時，它利用自身攜帶的氫化酶（hyb基因編碼）搶奪氫氣資源，在腸道菌群嚴防死守的“銅墻鐵壁”中開辟出生存空間。如果破壞沙門氏菌的氫化酶，它的入侵能力就會大幅下降。這一發(fā)現(xiàn)揭示了腸道菌群代謝的“阿喀琉斯之踵”——氫氣竟成了病原體入侵的突破口。

偵測腸道氫氣——Unisense微電極的精密行動

為了測量腸道內(nèi)真實的氫氣濃度，科學(xué)家動用了尖端武器：Unisense氫微電極（H2-50型）。它的探針尖端直徑僅50微米（比頭發(fā)絲還細），能像“微型間諜”般潛入腸道深處。操作流程如下：

樣品準備：取出小鼠盲腸，平鋪在瓊脂糖凝膠上固定。

精準穿刺：用細針在盲腸上預(yù)穿微孔，確保微電極能順利插入腸腔。

三重定位：在盲腸的頂端、中部和末端三個關(guān)鍵位置分別測量（見圖示）。

實時監(jiān)測：將固定組織置于37°C水浴中，插入微電極實時記錄氫氣濃度。

排除干擾：同步用硫化氫（H?S）微電極檢測，并校正10%的交叉信號干擾（因H?S會干擾氫氣讀數(shù)）。

圖1A：盲腸腔內(nèi)的H?水平

在三個不同位置測量盲腸內(nèi)的H?濃度，并校正電極對H?S的交叉敏感性（每組≥3只小鼠）。箱線圖：箱體表示第一和第三四分位，須線表示最小和最大測量值。”

科普注：圖中數(shù)據(jù)顯示，正常小鼠（CON組）盲腸氫氣濃度高達63.3μM，而無菌小鼠（GF組）則檢測不到氫氣（<2μM）。

氫氣濃度決定沙門氏菌命運

微電極揭開了腸道氫氣的分布秘密：

無菌小鼠腸道：氫氣幾乎為零（<2μM），沙門氏菌無需搶奪氫氣也能生長（突變菌與正常菌無競爭差異）。

正常小鼠腸道：氫氣濃度飆升至63.3μM！此時，缺乏氫化酶的沙門氏菌突變體生長能力暴跌100倍（圖1D）。

關(guān)鍵證據(jù)：用抗生素清除部分腸道菌群后，氫氣產(chǎn)量下降，沙門氏菌突變體的生長劣勢完全消失（圖1C）。

更巧妙的實驗：

研究者提前給小鼠腸道“投放”一種只消耗氫氣不致病的工程菌（S.Tm????）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當氫氣被這些“搶先占領(lǐng)”的細菌耗盡后，沙門氏菌的入侵能力顯著受阻（圖2B）。這證明氫氣確實是沙門氏菌入侵的“生命線”。

總結(jié)——腸道保衛(wèi)戰(zhàn)的新策略

這項研究首次揭示：腸道菌群代謝產(chǎn)生的氫氣，竟成為沙門氏菌入侵的“隱藏燃料”。通過Unisense微電極的精準測量，科學(xué)家證實：

病原體的“偷氫術(shù)”：沙門氏菌利用氫化酶搶奪菌群資源，突破腸道防線。

菌群的“雙重角色”：既是腸道守衛(wèi)者，又因產(chǎn)生氫氣無意中“資敵”。

防治新思路：通過調(diào)控腸道氫氣平衡（如添加益生菌搶占氫氣），可能阻斷病原體入侵。

現(xiàn)實意義：該發(fā)現(xiàn)不僅解釋了為什么某些益生菌能抑制沙門氏菌（如競爭氫氣資源），還為開發(fā)新型抗感染療法（例如“氫氣阻斷劑”）提供了方向。腸道氫代謝或?qū)⒊蔀槲磥矸揽厥澄镏卸镜年P(guān)鍵靶點！

術(shù)語解釋：

氫化酶（Hydrogenase）：微生物中分解或利用氫氣的關(guān)鍵酶。

盲腸（Cecum）：腸道中連接小腸與結(jié)腸的袋狀結(jié)構(gòu)，微生物發(fā)酵主要場所。

CFU（菌落形成單位）：用于量化細菌數(shù)量的單位。