討論

胃腸道道由變化的環(huán)境和生態(tài)位組成，棲息著不同微生物群落。微生物群腸道生物地理學(xué)的這些差異主要由營(yíng)養(yǎng)可用性和氧氣張力差異決定。腸道病原體基本重要informing自己其在腸道內(nèi)的位置和可用資源并將此信息翻譯以調(diào)控其毒力庫(kù)表達(dá)。

EHEC有非常小的感染劑量，估計(jì)為50 CFU。因此，對(duì)于EHEC至關(guān)重要正確確定其位置和可用資源以調(diào)控毒力基因表達(dá)。EHEC對(duì)LEE致病性島的調(diào)控復(fù)雜且涉及感知微生物群和宿主衍生信號(hào)和代謝物。轉(zhuǎn)錄因子Cra、KdpE和FusR在整合和感知這些環(huán)境線索中起重要作用，導(dǎo)致LEE基因的最優(yōu)調(diào)控。EHEC定植結(jié)腸，其中碳的主要來源是黏液，裝飾有糖如巖藻糖。這些糖可以被微生物群的糖分解成員（如Bacteroides thetaiotaomicron）收獲并made available給其他缺乏此能力的細(xì)菌物種。B.thetaiotaomicron引起腸道代謝景觀的顯著修改，導(dǎo)致琥珀酸和表征糖異生特征的代謝物濃度增強(qiáng)。這些被Cra感知，其與KdpE協(xié)同直接激活LEE基因表達(dá)。還有Cra、KdpE和FusR之間的額外相互作用，其cognate HK（FusK）感知由B.thetaiotaomicron從黏液切割的巖藻糖。B.thetaiotaomicron也對(duì)從黏膜糖復(fù)合物釋放許多其他糖重要，包括唾液酸、N-乙酰神經(jīng)氨酸等。本文我們檢查了特定黏蛋白衍生糖released by微生物群如何影響EHEC世代時(shí)間和毒力蛋白分泌。EHEC在ED途徑糖galacturonic acid中有最短世代時(shí)間，是葡萄糖世代時(shí)間的兩倍短。此外，測(cè)試的ED途徑糖觀察到最豐富的EspB分泌（圖8）。利用ED途徑可能幫助EHEC在依賴EMP途徑（經(jīng)典糖酵解）用于ATP生產(chǎn)的厭氧菌中競(jìng)爭(zhēng)。

圖8顯示不同糖條件下EspB分泌水平，強(qiáng)調(diào)ED途徑糖的促進(jìn)作用。

ED途徑糖在大腸中常見，來自果膠代謝，果膠存在于水果和蔬菜細(xì)胞壁中。果膠由長(zhǎng)鏈α-1,4-糖苷鍵連接的D-半乳糖醛酸構(gòu)成，裝飾有其他末端糖如rhamnose、D-木糖、L-巖藻糖、D-葡萄糖醛酸等。重要的是，果膠僅在大腸中降解，其中B.thetaiotaomicron和其他微生物群物種編碼酶以打破長(zhǎng)或支鏈。E.coli也降解較小果膠底物當(dāng)B.thetaiotaomicron存在於大腸中。因此，galacturonic acid的量在植物纖維穩(wěn)定飲食中保持高。EHEC當(dāng)galacturonic acid作為唯一碳源時(shí)的短世代時(shí)間和有限氧氣條件下以及LEE編碼EspB分泌增加表明ED途徑可能幫助啟動(dòng)EHEC感染且飲食可能影響EHEC感染結(jié)果。

氧氣可用性決定不同代謝途徑的利用且在腸道感染中重要。當(dāng)EHEC穿過大腸腸腔時(shí)，它遇到primarily厭氧條件。這種徑向氧氣梯度依賴于大氣壓力、宿主sequestration氧氣能力以及微生物群的耐氧成員在外部黏膜層消耗氧氣。當(dāng)EHEC移向腸道上皮細(xì)胞時(shí)，氧氣濃度增加由于擴(kuò)散穿過微絨毛毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)，從而創(chuàng)建微氧環(huán)境。確實(shí)，極化人上皮細(xì)胞的體外模型表明LEE編碼EspA、EspB和Tir表達(dá)增加并在微氧條件下促進(jìn)附著。此外，在促進(jìn)宿主炎癥的鼠類感染中，耐氧物種如C.rodentium和Campylobacter jejuni開花當(dāng)宿主微生物群被消除或減少時(shí)，導(dǎo)致更高氧氣濃度。低丁酸鹽濃度（與disrupted微生物群相關(guān)）也促進(jìn)EHEC中T3SS表達(dá)。最近，C.rodentium（一個(gè)EHEC鼠類感染替代模型廣泛用于領(lǐng)域）中LEE編碼T3SS的表達(dá)直接tied到其ability促進(jìn)宿主氧氣可用性增加，這允許細(xì)菌開花并利用微生物群占據(jù)的營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位。這種氧氣增加可以解釋C.rodentium感染期間好氧變形菌門的擴(kuò)張，這最終通過營(yíng)養(yǎng)源競(jìng)爭(zhēng)限制C.rodentium感染。一起，這些數(shù)據(jù)表明氧氣濃度變化應(yīng)被EHEC感知以成功控制毒力基因表達(dá)。

氧氣可用性影響WT EHEC中LEE基因表達(dá)也影響Cra、KdpE和FusR如何改變LEE表達(dá)。LEE在厭氧條件下表達(dá)差并在有氧條件下最優(yōu)表達(dá)，尤其在丙酮酸存在下。在厭氧條件下，KdpE和FusR是LEE的抑制子而Cra激活LEE基因表達(dá)。EHEC遇到near腸腔或外部黏膜層的厭氧環(huán)境—一個(gè)不利位置表達(dá)T3SS。微氧條件支持所有我們突變菌株的LEE基因表達(dá)。這些數(shù)據(jù)表明可用有限氧氣最相似移動(dòng)toward或緊密接觸腸道上皮細(xì)胞。這個(gè)位點(diǎn)是EHEC應(yīng)最優(yōu)表達(dá)其T3SS的地方。值得注意的是，氧氣可用性在此位點(diǎn)更高并隨感染增加。當(dāng)氧氣在有氧條件下readily可用時(shí)，Cra是LEE的強(qiáng)激活劑且這種激活可能enhanced通過其與KdpE的物理相互作用。這些條件將模擬腸道上皮屏障破壞和血液注入腸道。令人驚訝的是，F(xiàn)usR更抑制當(dāng)丙酮酸存在時(shí)。丙酮酸可能信號(hào)T3SS表達(dá)不再需要且也許EHEC應(yīng)移動(dòng)到另一個(gè)環(huán)境生態(tài)位。

總之，氧氣可用性和非偏好黏蛋白衍生碳源的利用影響EHEC表達(dá)其T3SS的能力。EHEC多才多藝感知眾多環(huán)境線索以準(zhǔn)確計(jì)時(shí)部署能量昂貴T3SS。EHEC highjacking古代代謝系統(tǒng)以部署其毒力武器庫(kù)的savviness突出腸道病原體引起疾病的deftness及其能力精確感知和適應(yīng)腸道內(nèi)微生態(tài)位。