饮食蛋白来源通过FlrA-T6SS轴调控霍乱弧菌定植及与肠道微生物群的竞争平衡

《Cell Host & Microbe》：Diet modulates Vibrio cholerae colonization and competitive outcomes with the gut microbiota

　　语 本研究揭示不同膳食蛋白（如酪蛋白与大豆蛋白）通过调控霍乱弧菌（V. cholerae）的鞭毛主调节因子FlrA，影响其Ⅵ型分泌系统（T6SS）的表达，进而改变病原体与肠道共生菌（如产colibactin的大肠杆菌）的竞争结局。高酪蛋白饮食可抑制T6SS活性，削弱霍乱弧菌的定植能力；而FlrA突变可恢复T6SS功能，增强其对肠道菌群的竞争优势。该研究为营养干预抑制霍乱提供了新靶点，凸显饮食-病原体-微生物互作在感染防控中的重要性。

　　

霍乱是一种由霍乱弧菌（Vibrio cholerae）引起的烈性肠道传染病，全球每年约导致290万病例和9.5万人死亡。尽管霍乱弧菌的致病机制已较为明确，但其在复杂肠道环境中的定植策略与宿主因素（如饮食）的互作仍待深入解析。尤其值得注意的是，营养不良是霍乱地方性流行区的重要风险因素，但不同膳食成分如何影响病原体与肠道菌群的竞争关系，尚缺乏系统研究。

为此，刘锐等人于2025年12月在《Cell Host & Microbe》发表研究，通过一系列精巧的实验设计，揭示饮食中的蛋白质来源可通过调控霍乱弧菌的FlrA-c-di-GMP信号轴，影响其Ⅵ型分泌系统（Type VI Secretion System, T6SS）的活性，进而决定病原体在肠道内的定植能力及与共生微生物的竞争结局。

关键技术方法概述

本研究采用抗生素清除的SPF小鼠模型，饲喂定制纯化饮食（高酪蛋白、大豆蛋白或小麦蛋白饲料），通过灌胃接种霍乱弧菌野生型及突变株（如ΔflrA、Δhcp等）。利用RNA测序分析体内细菌转录组，结合转座子插入测序（TN-seq）筛选定植相关基因；通过竞争实验、体外T6SS杀伤实验及无菌小鼠定植模型，评估菌株间互作；采用16S rRNA测序分析肠道菌群结构；运用qPCR及启动子报告系统验证基因表达调控机制。

研究结果

1. 膳食蛋白来源差异调控霍乱弧菌肠道定植

通过比较不同宏量营养素饮食（高碳水、高脂肪、高蛋白）对霍乱弧菌定植的影响，发现高蛋白饮食（尤其是酪蛋白Casein, CS和小麦蛋白Wheat Gluten, WH）显著抑制病原体在小鼠肠道内的负载量，而大豆蛋白（Soy Protein, SOY）饮食则允许其高水平定植。

2. 饮食通过FlrA调控T6SS表达与细菌代谢

RNA-seq分析显示，CS与WH饮食可诱导霍乱弧菌全局基因表达重编程，其中鞭毛主调节因子FlrA的表达虽未改变，但其下游T6SS基因簇（主簇及辅助簇1、2）表达显著下调。同时，中央代谢途径（如TCA循环、氨基酸代谢）活性降低，而硫代谢相关通路上调。

3. FlrA突变通过恢复T6SS活性增强定植优势

TN-seq筛选发现，flrA缺失突变株在CS饮食小鼠中定植能力显著增强。竞争实验证实，ΔflrA菌株可通过解除对T6SS的抑制，在体内外均获得对产colibactin人源大肠杆菌（HEC）的杀伤优势，且该效应依赖于T6SS核心组分Hcp。

4. c-di-GMP-FlrA信号轴介导饮食特异性T6SS调控

FlrA的c-di-GMP结合位点突变（R135H/R176H）可模拟ΔflrA表型，证实CS饮食通过升高细胞内c-di-GMP水平，激活FlrA并抑制T6SS表达。进一步实验表明，FlrA通过上调T6SS阻遏蛋白TsrA实现该调控。

5. T6SS依赖的微生物群互作重塑肠道环境

在定植合成人肠道菌群的无菌小鼠中，ΔflrA菌株通过激活T6SS显著降低总菌群负载量，并富集拟杆菌属（Bacteroides），而ΔflrAΔhcp双突变株则丧失该能力，表明T6SS介导的种间竞争直接影响菌群结构。

结论与意义

本研究首次阐明饮食蛋白可通过调控霍乱弧菌FlrA-c-di-GMP-T6SS信号通路，直接影响其与肠道菌群的竞争动态。高酪蛋白饮食通过激活FlrA-TsrA轴抑制T6SS，削弱霍乱弧菌的定植能力；而FlrA突变可逆转该效应，增强病原体对抗共生菌的竞争力。这一发现不仅揭示了饮食-病原体-微生物三方互作的新机制，也为通过营养干预调控肠道感染提供了理论依据。未来研究可针对FlrA-T6SS轴开发特异性抑制剂，或利用膳食蛋白组合策略，为霍乱防控开辟新的干预路径。