Cell Host & Microbe I 腸道真菌與細(xì)菌的“代謝博弈”：鳥氨酸壓制白色念珠菌，蘇氨酸限制緩解小鼠結(jié)腸炎！(洪潔/盛春泉/劉寧寧)

2026年5月28日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院洪潔、陳豪燕團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院劉寧寧團(tuán)隊(duì)、海軍軍醫(yī)大學(xué)盛春泉團(tuán)隊(duì)、上海兒童醫(yī)學(xué)中心沈楠團(tuán)隊(duì)等，在Cell Host & Microbe（中科院1區(qū)，2024 Impact Factor=18.7）在線發(fā)表題為 “Cross-kingdom metabolic interactions govern Candida albicans overgrowth and colitis progression” 的研究論文。周一蘆、Jinmei Ding、寧立軍、徐曦、竇凌云、沈靜為共同第一作者；沈楠、劉寧寧、陳豪燕、盛春泉、洪潔為通訊作者。該文于2025年10月9日投稿，2026年3月26日修回，2026年4月30日接收。

炎癥性腸病（IBD）的發(fā)生發(fā)展與腸道微生物群密切相關(guān)，但以往研究更多關(guān)注細(xì)菌或單一真菌，對(duì)細(xì)菌—真菌之間的“跨界代謝互作”認(rèn)識(shí)有限。本研究基于156例受試者組成的仁濟(jì)隊(duì)列，結(jié)合糞便ITS測(cè)序、宏基因組測(cè)序、代謝組學(xué)分析、小鼠DSS結(jié)腸炎模型、無菌小鼠人源化腸道菌群模型、體內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)及基因編輯技術(shù)，系統(tǒng)揭示了腸道真菌 Cladosporium tenuissimum、機(jī)會(huì)致病真菌 Candida albicans 與腸道細(xì)菌 Bacteroides fragilis 之間圍繞氨基酸代謝展開的三方互作網(wǎng)絡(luò)。

研究發(fā)現(xiàn)，C. tenuissimum 在健康人群中富集，可通過競(jìng)爭(zhēng)性消耗鳥氨酸抑制 C. albicans 過度生長(zhǎng)，從而減輕 C. albicans 驅(qū)動(dòng)的結(jié)腸炎加重。然而，C. albicans 并非被動(dòng)受抑制，它可以利用蘇氨酸實(shí)現(xiàn)“營(yíng)養(yǎng)逃逸”，重新獲得生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)并促進(jìn)腸道炎癥。進(jìn)一步機(jī)制研究表明，B. fragilis 可通過產(chǎn)生蘇氨酸幫助 C. albicans 逃離 C. tenuissimum 的抑制作用，從而加重結(jié)腸炎進(jìn)展。值得注意的是，在小鼠模型中，限制飲食中蘇氨酸攝入能夠抑制 C. albicans 過度生長(zhǎng)，并減輕腸道炎癥。

該研究從“單一病原微生物致病”拓展到“跨界微生物代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)控疾病”的視角，揭示了腸道細(xì)菌、真菌和營(yíng)養(yǎng)因子之間的精細(xì)博弈。其核心意義在于：IBD中的真菌過度生長(zhǎng)并不只取決于某一種真菌本身，還受到腸道共生真菌的營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)、細(xì)菌代謝產(chǎn)物以及飲食氨基酸供給共同調(diào)控。這一發(fā)現(xiàn)為理解IBD中的真菌穩(wěn)態(tài)失衡提供了新的機(jī)制依據(jù)，也提示通過靶向微生物代謝或飲食營(yíng)養(yǎng)干預(yù)，可能成為控制真菌相關(guān)腸道炎癥的潛在策略。

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【摘要】

炎癥性腸病（inflammatory bowel disease，IBD）的發(fā)生發(fā)展受到復(fù)雜微生物群落的影響，但真菌—細(xì)菌相互作用在疾病進(jìn)展中的作用仍未被充分闡明。本研究鑒定出Cladosporium tenuissimum（C. tenuissimum）是一種具有顯著緩解結(jié)腸炎作用的腸道真菌。機(jī)制上，C. tenuissimum通過營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)限制白色念珠菌Candida albicans（C. albicans）過度生長(zhǎng)，尤其是通過利用并降低氨基酸鳥氨酸水平發(fā)揮作用。C. albicans則可通過優(yōu)先利用特定氨基酸，例如蘇氨酸，實(shí)現(xiàn)“營(yíng)養(yǎng)逃逸”，從而擺脫這種抑制并加重腸道炎癥。

進(jìn)一步研究揭示了一條細(xì)菌—真菌代謝軸：產(chǎn)蘇氨酸的脆弱擬桿菌Bacteroides fragilis（B. fragilis）能夠幫助C. albicans逃離腸道微生物群對(duì)真菌生長(zhǎng)的控制，進(jìn)而加重結(jié)腸炎。值得注意的是，限制飲食中蘇氨酸攝入可顯著減輕小鼠C. albicans驅(qū)動(dòng)的結(jié)腸炎。總體而言，本研究揭示了一個(gè)決定C. albicans穩(wěn)態(tài)、并進(jìn)一步影響腸道炎癥結(jié)局的跨界代謝網(wǎng)絡(luò)，為理解IBD提供了新的概念框架，也提示了潛在的微生態(tài)干預(yù)方向。

01

研究背景及科學(xué)問題

炎癥性腸病（IBD）是一類慢性、非特異性腸道炎癥性疾病。由于其起病隱匿、癥狀嚴(yán)重，并且具有持續(xù)性和反復(fù)發(fā)作特點(diǎn)，IBD給全球患者帶來了顯著健康負(fù)擔(dān)。腸道微生物群是影響IBD的重要環(huán)境因素。許多腸道微生物能夠直接影響宿主腸道免疫，從而參與疾病進(jìn)展。然而，腸道微生物群并不是由單個(gè)微生物孤立構(gòu)成的，而是一個(gè)復(fù)雜且高度聯(lián)系的生態(tài)系統(tǒng)。不同共生微生物之間的相互作用，同樣與疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。因此，解析這些微生物互作關(guān)系，將有助于理解疾病機(jī)制，并推動(dòng)更有效的腸道微生物群調(diào)控策略。

腸道真菌是腸道共生微生物群的重要組成部分，也會(huì)影響宿主健康。C. albicans是一種被廣泛研究的腸道共生真菌。在健康狀態(tài)下，它不僅參與訓(xùn)練腸道免疫，也有助于維持黏膜穩(wěn)態(tài)。相反，在IBD、腫瘤和冠心病等病理狀態(tài)下，C. albicans過度生長(zhǎng)常被觀察到。Candidalysin和菌絲形成是C. albicans兩個(gè)明確的毒力因素，可促進(jìn)腸黏膜屏障破壞并加重炎癥。此外，C. albicans還會(huì)與其他腸道微生物發(fā)生復(fù)雜互作，共同調(diào)節(jié)其定植動(dòng)態(tài)和疾病進(jìn)程。

以往機(jī)制研究大多集中于酵母樣真菌，關(guān)于其他絲狀真菌的研究相對(duì)有限。Cladosporium是一類重要的絲狀真菌。自20世紀(jì)60年代以來，已有多項(xiàng)研究通過培養(yǎng)或流式分選等方法，從宿主腸道中分離出活的Cladosporium。然而，Cladosporium在腸道疾病中的作用仍然不清楚。

為了更深入理解IBD中腸道共生微生物之間的相互作用，本研究聚焦C. tenuissimum。研究發(fā)現(xiàn)，C. tenuissimum可通過與C. albicans競(jìng)爭(zhēng)氨基酸，尤其是鳥氨酸，抑制C. albicans生長(zhǎng)，從而有助于維持腸黏膜穩(wěn)態(tài)。相反，腸道共生菌B. fragilis可通過產(chǎn)生蘇氨酸，幫助C. albicans逃離C. tenuissimum介導(dǎo)的生長(zhǎng)抑制，進(jìn)而促進(jìn)腸道炎癥。此外，飲食性蘇氨酸限制可在C. albicans相關(guān)結(jié)腸炎模型中減輕腸道炎癥。總體來看，這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了微生物氨基酸代謝在塑造腸道微生物群跨界互作及影響腸道疾病中的重要性。

02

重要發(fā)現(xiàn)及亮點(diǎn)

C. tenuissimum通過抑制C. albicans減輕結(jié)腸炎相關(guān)炎癥

研究首先建立了仁濟(jì)隊(duì)列，共納入156名受試者，其中包括94例IBD患者和62名年齡、性別匹配的健康對(duì)照。研究者對(duì)糞便樣本進(jìn)行了真菌內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（internal transcribed spacer，ITS）測(cè)序、宏基因組測(cè)序和代謝組學(xué)分析。ITS測(cè)序顯示，IBD患者和健康人群的腸道真菌群在α多樣性和β多樣性方面存在顯著差異。隨后，研究者重點(diǎn)關(guān)注可能具有抗炎功能的真菌。LEfSe分析發(fā)現(xiàn)，C. tenuissimum在健康個(gè)體中富集，提示其可能在腸道炎癥中具有保護(hù)作用。

不過，單獨(dú)給予C. tenuissimum并不能直接改善DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎。小鼠體重、疾病活動(dòng)指數(shù)（disease activity index，DAI）、結(jié)腸長(zhǎng)度以及組織病理炎癥評(píng)分與PBS對(duì)照組相比均無顯著差異。這說明C. tenuissimum本身并不直接發(fā)揮抗炎作用，研究者由此推測(cè)，它可能通過其他微生物互作機(jī)制發(fā)揮保護(hù)效應(yīng)。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，C. tenuissimum與C. albicans之間呈顯著負(fù)相關(guān)。SIMPER分析顯示，C. albicans是造成IBD患者與健康對(duì)照真菌群差異的主要貢獻(xiàn)真菌之一，并且其在IBD患者中的負(fù)荷接近健康人群的兩倍。基于C. albicans已知的促炎作用，研究者建立了DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎模型，并分別讓小鼠定植C. albicans、C. tenuissimum或二者共同定植。結(jié)果顯示，C. albicans灌胃會(huì)加重結(jié)腸炎，表現(xiàn)為體重下降、DAI評(píng)分升高、結(jié)腸縮短和組織損傷加重；而與C. tenuissimum共同定植后，C. albicans的促炎作用被顯著削弱。研究還使用了來自臨床的C. albicans分離株RF01，結(jié)果同樣顯示C. tenuissimum可逆轉(zhuǎn)其誘導(dǎo)的腸道炎癥加重。

圖1：腸道真菌C. tenuissimum通過抑制C. albicans減輕結(jié)腸炎。（A）實(shí)驗(yàn)流程。（B）糞便真菌群β多樣性。（C）差異豐度真菌的LEfSe分析。（D）C. tenuissimum與其他真菌之間Spearman相關(guān)性的火山圖。（E）糞便中C. tenuissimum與C. albicans豐度之間的Spearman相關(guān)性。橫軸和縱軸表示經(jīng)log??轉(zhuǎn)換后的真菌豐度；坐標(biāo)軸旁藍(lán)色和橙色區(qū)域表示微生物豐度的頻率分布。（F）SIMPER分析，用于確定對(duì)IBD組與對(duì)照組差異貢獻(xiàn)較大的真菌。（G）在有或無C. tenuissimum定植條件下，C. albicans定植的DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎模型示意圖。（H）體重變化。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（I）疾病活動(dòng)指數(shù)（DAI）。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（J）結(jié)腸整體形態(tài)。（K）結(jié)腸長(zhǎng)度。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（L）H&E染色結(jié)腸切片，原始放大倍數(shù)：左側(cè)5×，右側(cè)20×。（M）組織病理學(xué)評(píng)分。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。另見圖S1和圖S2。

C. tenuissimum通過營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)在體內(nèi)外抑制C. albicans生長(zhǎng)

為了進(jìn)一步解析C. tenuissimum抑制C. albicans生長(zhǎng)的機(jī)制，研究者首先進(jìn)行了體內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，C. tenuissimum共同定植可顯著降低糞便和結(jié)腸組織中的C. albicans負(fù)荷，但對(duì)胃組織中的C. albicans負(fù)荷影響不明顯。體外共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步顯示，在酵母浸出粉胨葡萄糖培養(yǎng)基（YPD）和馬鈴薯葡萄糖肉湯（PDB）中，C. tenuissimum均可將C. albicans生長(zhǎng)降低至對(duì)照水平的約40%。在營(yíng)養(yǎng)更貧乏的條件下，例如無菌小鼠腸內(nèi)容物中，這種抑制效應(yīng)更強(qiáng)，C. albicans負(fù)荷較對(duì)照降低約90%。

研究者進(jìn)一步排除了多種可能機(jī)制。首先，在缺乏B細(xì)胞和T細(xì)胞的Rag1?/?小鼠中，C. tenuissimum仍能顯著降低C. albicans負(fù)荷，說明這種抑制不依賴適應(yīng)性免疫。其次，C. tenuissimum培養(yǎng)上清并未顯著影響C. albicans生長(zhǎng)，也未改變C. albicans β-葡聚糖含量或菌絲形成比例，提示其作用不太可能由分泌性代謝物或毒素介導(dǎo)。再次，Transwell共培養(yǎng)體系顯示，即使兩種真菌被物理隔開、只能交換小分子，C. tenuissimum仍可抑制C. albicans生長(zhǎng)，說明其作用也不太可能依賴直接接觸。

由于C. tenuissimum的抑制作用在營(yíng)養(yǎng)貧乏環(huán)境中更明顯，研究者進(jìn)一步考慮營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。對(duì)比另一種在健康人群中富集的真菌Komagataella phaffii（K. phaffii）后發(fā)現(xiàn)，K. phaffii對(duì)C. albicans生長(zhǎng)無顯著抑制作用。Biolog FF微孔板營(yíng)養(yǎng)利用譜顯示，C. tenuissimum與C. albicans共享71%的營(yíng)養(yǎng)底物，而K. phaffii與C. albicans僅共享22%。這說明C. tenuissimum與C. albicans之間存在更高程度的營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位重疊，支持“營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)”解釋。

圖2：C. tenuissimum通過營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)抑制C. albicans生長(zhǎng)。（A）野生型SPF小鼠中C. tenuissimum與C. albicans競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)示意圖。（B）體內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)過程中糞便C. albicans負(fù)荷。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（C）體內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)過程中結(jié)腸組織C. albicans負(fù)荷。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（D）YPD中C. tenuissimum與C. albicans共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)示意圖（左），以及YPD中與C. tenuissimum共培養(yǎng)后C. albicans負(fù)荷（右）。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（E）PDB中C. tenuissimum與C. albicans共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)示意圖（左），以及PDB中與C. tenuissimum共培養(yǎng)后C. albicans負(fù)荷（右）。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（F）無菌小鼠腸內(nèi)容物中C. tenuissimum與C. albicans共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)示意圖（左），以及無菌小鼠腸內(nèi)容物中與C. tenuissimum共培養(yǎng)后C. albicans負(fù)荷（右）。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（G）C. tenuissimum、C. albicans和K. phaffii的營(yíng)養(yǎng)利用譜，采用Biolog FF MicroPlate檢測(cè)。（H）營(yíng)養(yǎng)利用重疊的韋恩圖。另見圖S3和圖S4。

鳥氨酸競(jìng)爭(zhēng)抑制C. albicans，蘇氨酸利用幫助其實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)逃逸

接下來，研究者對(duì)與C. tenuissimum共培養(yǎng)后的C. albicans進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。結(jié)果顯示，C. albicans轉(zhuǎn)錄組發(fā)生明顯變化，差異表達(dá)基因主要富集于氨基酸代謝通路，提示氨基酸競(jìng)爭(zhēng)可能是兩種真菌互作的關(guān)鍵。進(jìn)一步基于Biolog FF微孔板分析氨基酸利用情況發(fā)現(xiàn)，在所檢測(cè)的氨基酸中，鳥氨酸是C. albicans和C. tenuissimum均高度利用的氨基酸；而蘇氨酸則主要被C. albicans利用，C. tenuissimum并不利用。

基于這一結(jié)果，研究者提出假設(shè)：C. tenuissimum通過競(jìng)爭(zhēng)性消耗鳥氨酸抑制C. albicans過度生長(zhǎng)；而C. albicans可通過利用蘇氨酸逃離這一抑制。為驗(yàn)證該假設(shè)，研究者在氨基酸補(bǔ)充培養(yǎng)基中進(jìn)行共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)基以酵母氮源基礎(chǔ)培養(yǎng)基（YNB）和1%D-葡萄糖為基礎(chǔ)，分別補(bǔ)充1%鳥氨酸，或同時(shí)補(bǔ)充1%鳥氨酸和1%蘇氨酸。結(jié)果顯示，在僅補(bǔ)充鳥氨酸的培養(yǎng)基中，C. tenuissimum仍能抑制C. albicans生長(zhǎng)；而加入蘇氨酸后，C. albicans可逃離C. tenuissimum介導(dǎo)的生長(zhǎng)抑制。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證鳥氨酸和蘇氨酸的作用，研究者分別構(gòu)建了C. tenuissimum Δspe1突變株和C. albicans Δilv1突變株。spe1編碼鳥氨酸代謝關(guān)鍵酶，Δspe1突變并不影響C. tenuissimum自身生長(zhǎng)，但顯著削弱其利用鳥氨酸的能力；在補(bǔ)充鳥氨酸的培養(yǎng)基中，C. tenuissimum Δspe1失去抑制C. albicans生長(zhǎng)的能力。ilv1則與C. albicans蘇氨酸代謝相關(guān)，Δilv1突變不影響C. albicans生長(zhǎng)，但顯著削弱其蘇氨酸利用能力。在同時(shí)補(bǔ)充蘇氨酸和鳥氨酸的培養(yǎng)基中，C. albicans Δilv1不能再通過蘇氨酸逃離C. tenuissimum抑制。這些結(jié)果說明，C. tenuissimum主要通過消耗鳥氨酸抑制C. albicans，而C. albicans可通過利用蘇氨酸實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)逃逸。

圖3：鳥氨酸競(jìng)爭(zhēng)與蘇氨酸介導(dǎo)的逃逸。（A）C. albicans在C. tenuissimum競(jìng)爭(zhēng)條件下富集程度最高的前十個(gè)KEGG通路。（B）C. tenuissimum和C. albicans的氨基酸利用情況，采用Biolog FF微孔板檢測(cè)；數(shù)據(jù)以均值表示。（C）鳥氨酸補(bǔ)充培養(yǎng)基中C. tenuissimum與C. albicans共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)示意圖（左），以及鳥氨酸補(bǔ)充培養(yǎng)基中與C. tenuissimum共培養(yǎng)后C. albicans負(fù)荷（右）。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（D）Thr&Orn補(bǔ)充培養(yǎng)基中C. tenuissimum與C. albicans共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)示意圖（左），以及Thr&Orn補(bǔ)充培養(yǎng)基中與C. tenuissimum共培養(yǎng)后C. albicans負(fù)荷（右）。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（E）鳥氨酸補(bǔ)充培養(yǎng)基中C. tenuissimum或C. tenuissimum Δspe1與C. albicans共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)示意圖（左），以及鳥氨酸補(bǔ)充培養(yǎng)基中與C. tenuissimum共培養(yǎng)后C. albicans負(fù)荷（右）。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（F）Thr&Orn補(bǔ)充培養(yǎng)基中C. tenuissimum與C. albicans或C. albicans Δilv1共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)示意圖（左），以及Thr&Orn補(bǔ)充培養(yǎng)基中與C. tenuissimum共培養(yǎng)后C. albicans負(fù)荷（右）。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。另見圖S5。

鳥氨酸利用賦予C. tenuissimum抗炎保護(hù)作用，蘇氨酸則削弱這種保護(hù)

為了在體內(nèi)進(jìn)一步驗(yàn)證上述發(fā)現(xiàn)，研究者結(jié)合氨基酸補(bǔ)充飲食開展了共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)和結(jié)腸炎模型實(shí)驗(yàn)。在鳥氨酸富集飲食條件下，野生型C. tenuissimum可有效抑制C. albicans過度生長(zhǎng)；而無法利用鳥氨酸的C. tenuissimum Δspe1突變株則不能在同樣飲食條件下抑制C. albicans生長(zhǎng)。相應(yīng)地，在DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎模型中，野生型C. tenuissimum聯(lián)合鳥氨酸富集飲食可逆轉(zhuǎn)C. albicans介導(dǎo)的炎癥加重，包括體重下降、DAI評(píng)分升高、結(jié)腸縮短和組織病理炎癥加重；而C. tenuissimum Δspe1則不能抵消C. albicans驅(qū)動(dòng)的結(jié)腸炎。

在同時(shí)富集蘇氨酸和鳥氨酸的飲食條件下，情況發(fā)生改變。野生型C. albicans可利用蘇氨酸實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)逃逸，即使與C. tenuissimum共同定植，其體內(nèi)負(fù)荷也不再受到明顯抑制；但C. albicans Δilv1由于不能有效利用蘇氨酸，仍會(huì)受到C. tenuissimum抑制。在結(jié)腸炎模型中，蘇氨酸和鳥氨酸富集飲食使C. tenuissimum失去對(duì)野生型C. albicans促炎作用的保護(hù)效果，小鼠體重、DAI評(píng)分、結(jié)腸長(zhǎng)度和組織病理表現(xiàn)均與C. albicans單獨(dú)定植組相近。相反，當(dāng)C. albicans缺失ilv1后，與C. tenuissimum共同定植可改善體重下降、降低DAI評(píng)分、維持結(jié)腸長(zhǎng)度并減輕炎癥。這進(jìn)一步證明，蘇氨酸是C. albicans逃離C. tenuissimum抑制并恢復(fù)促炎能力的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)因素。

圖4：蘇氨酸消除C. tenuissimum介導(dǎo)的保護(hù)作用。（A）Thr&Orn富集飲食條件下C. tenuissimum與C. albicans競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)示意圖。（B）Thr&Orn富集飲食條件下，存在C. tenuissimum時(shí)糞便C. albicans負(fù)荷。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖4B和圖4C共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（C）Thr&Orn富集飲食條件下，存在C. tenuissimum時(shí)糞便C. albicans Δilv1負(fù)荷。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖4B和圖4C共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（D）Thr&Orn富集飲食條件下，有或無C. tenuissimum時(shí)C. albicans參與的DSS結(jié)腸炎模型示意圖。（E）體重變化。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖4E、圖4L、圖S7B和圖S7I共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（F）DAI評(píng)分。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖4F、圖4M、圖S7C和圖S7J共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（G）結(jié)腸整體形態(tài)。圖4G、圖4N、圖S7D和圖S7K共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（H）結(jié)腸長(zhǎng)度。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖4H、圖4O、圖S7E和圖S7L共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（I）H&E染色結(jié)腸切片，原始放大倍數(shù)：左側(cè)5×，右側(cè)20×。圖4I、圖4P、圖S7F和圖S7M共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（J）組織病理學(xué)評(píng)分。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖4J、圖4Q、圖S7G和圖S7N共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（K）Thr&Orn富集飲食條件下，有或無C. tenuissimum時(shí)C. albicans Δilv1參與的DSS結(jié)腸炎模型示意圖。（L）體重變化。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖4E、圖4L、圖S7B和圖S7I共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（M）DAI評(píng)分。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖4F、圖4M、圖S7C和圖S7J共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（N）結(jié)腸整體形態(tài)。圖4G、圖4N、圖S7D和圖S7K共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（O）結(jié)腸長(zhǎng)度。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖4H、圖4O、圖S7E和圖S7L共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（P）H&E染色結(jié)腸切片，原始放大倍數(shù)：左側(cè)5×，右側(cè)20×。圖4I、圖4P、圖S7F和圖S7M共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（Q）組織病理學(xué)評(píng)分。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖4J、圖4Q、圖S7G和圖S7N共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。另見圖S6和圖S7。

IBD微生物群中蘇氨酸生物合成基因富集，并與C. albicans豐度正相關(guān)

隨后，研究者回到仁濟(jì)隊(duì)列數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)IBD患者糞便蘇氨酸水平升高，并且與C. albicans豐度呈正相關(guān)。由于蘇氨酸是宿主不能自身合成的必需氨基酸，這提示微生物來源的蘇氨酸可能參與C. albicans營(yíng)養(yǎng)逃逸。腸道微生物群是腸腔蘇氨酸的重要環(huán)境來源，因此研究者進(jìn)一步利用宏基因組數(shù)據(jù)分析微生物蘇氨酸生物合成基因豐度。

結(jié)果顯示，包括蘇氨酸合酶K01733（thrC）在內(nèi)的微生物蘇氨酸生物合成基因，在IBD患者腸道微生物群中顯著富集。由于宏基因組數(shù)據(jù)主要反映細(xì)菌組成，研究者進(jìn)一步將細(xì)菌豐度與C. albicans水平、蘇氨酸濃度進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果篩選出4種在IBD患者中富集、同時(shí)與C. albicans豐度和蘇氨酸水平正相關(guān)的細(xì)菌：B. fragilis、Morganella morganii（M. morganii）、Lactobacillus fermentum（L. fermentum）和Pediococcus acidilactici（P. acidilactici）。其中，B. fragilis、M. morganii和L. fermentum攜帶蘇氨酸合酶基因thrC，提示它們可能通過產(chǎn)生蘇氨酸促進(jìn)C. albicans營(yíng)養(yǎng)逃逸。

進(jìn)一步體外蘇氨酸產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)顯示，在缺乏蘇氨酸的補(bǔ)充型YNB培養(yǎng)基（sYNB）中孵育48小時(shí)后，B. fragilis產(chǎn)生的蘇氨酸水平最高。在沒有B. fragilis時(shí)，無論是野生型C. albicans還是C. albicans Δilv1，均不能逃離C. tenuissimum介導(dǎo)的抑制；而加入B. fragilis后，野生型C. albicans可在無蘇氨酸培養(yǎng)基中實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)逃逸，C. albicans Δilv1則不能。這說明B. fragilis可通過產(chǎn)生蘇氨酸促進(jìn)C. albicans營(yíng)養(yǎng)逃逸，并可能因此參與IBD腸道炎癥。

圖5：蘇氨酸代謝與IBD中C. albicans定植相關(guān)。（A）糞便蘇氨酸水平，IBD組與對(duì)照組比較。采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（B）糞便蘇氨酸與C. albicans豐度之間的Spearman相關(guān)性。橫軸和縱軸分別表示經(jīng)log??轉(zhuǎn)換后的C. albicans豐度和蘇氨酸水平；坐標(biāo)軸旁藍(lán)色和橙色區(qū)域表示微生物豐度和代謝物濃度的頻率分布。（C）代謝模塊M00018，即蘇氨酸生物合成模塊的變化。（D）IBD組與對(duì)照組中K01733，即蘇氨酸合酶的豐度。采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（E）糞便蘇氨酸與細(xì)菌物種之間的Spearman相關(guān)性。（F）C. albicans豐度與細(xì)菌物種之間的Spearman相關(guān)性。（G）IBD患者糞便中富集的細(xì)菌。（H）篩選產(chǎn)蘇氨酸細(xì)菌的流程示意圖。（I）候選細(xì)菌的蘇氨酸產(chǎn)生能力。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。（J）sYNB中加入B. fragilis時(shí)，C. tenuissimum與C. albicans共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)示意圖（左），以及sYNB中加入B. fragilis并與C. tenuissimum共培養(yǎng)后C. albicans負(fù)荷（右）。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。另見圖S8。

B. fragilis來源的蘇氨酸幫助C. albicans逃離C. tenuissimum抑制并促進(jìn)腸道炎癥

為了驗(yàn)證B. fragilis是否通過產(chǎn)生蘇氨酸幫助C. albicans擺脫C. tenuissimum抑制，研究者構(gòu)建了B. fragilis thrC敲除株（ΔthrC）。生長(zhǎng)曲線和蘇氨酸產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)顯示，B. fragilis ΔthrC突變株生長(zhǎng)正常，但蘇氨酸產(chǎn)生能力受損。隨后的共培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)顯示，B. fragilis ΔthrC不能將C. albicans從C. tenuissimum介導(dǎo)的抑制中“解救”出來。

體內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步支持這一機(jī)制。野生型B. fragilis可幫助野生型C. albicans實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)逃逸；但當(dāng)C. albicans換成不能利用蘇氨酸的Δilv1突變株時(shí)，即使存在B. fragilis，C. tenuissimum仍能抑制其生長(zhǎng)。相反，B. fragilis ΔthrC突變株也會(huì)消除C. albicans的逃逸表型。

在DSS結(jié)腸炎模型中，額外定植野生型B. fragilis會(huì)削弱C. tenuissimum對(duì)C. albicans誘導(dǎo)結(jié)腸炎的保護(hù)作用，表現(xiàn)為持續(xù)體重下降、DAI評(píng)分升高、結(jié)腸縮短和組織病理?yè)p傷加重。而當(dāng)共同定植的是thrC缺陷型B. fragilis突變株時(shí)，C. tenuissimum仍能維持保護(hù)作用，表現(xiàn)為體重恢復(fù)、DAI評(píng)分降低、結(jié)腸長(zhǎng)度增加和組織病理改善。值得注意的是，在定植不能利用蘇氨酸的C. albicans突變株時(shí)，野生型B. fragilis不能加重結(jié)腸炎。總體而言，這些結(jié)果表明，B. fragilis通過產(chǎn)生蘇氨酸幫助C. albicans突破C. tenuissimum介導(dǎo)的抑制，從而加重腸道炎癥。

圖6：B. fragilis促進(jìn)C. albicans逃離C. tenuissimum抑制。（A）體內(nèi)條件下，存在B. fragilis時(shí)C. tenuissimum與C. albicans競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)示意圖。（B）存在B. fragilis時(shí)糞便C. albicans負(fù)荷。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖6B、圖6C和圖S9I共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（C）存在B. fragilis ΔthrC時(shí)糞便C. albicans負(fù)荷。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖6B、圖6C和圖S9I共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（D）在B. fragilis定植條件下，有或無C. tenuissimum時(shí)C. albicans參與的DSS結(jié)腸炎模型示意圖。（E）體重變化。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖6E、圖6L和圖S10B共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（F）DAI評(píng)分。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖6F、圖6M和圖S10C共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（G）結(jié)腸整體形態(tài)。圖6G、圖6N和圖S10D共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（H）結(jié)腸長(zhǎng)度。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖6H、圖6O和圖S10E共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（I）H&E染色結(jié)腸切片，原始放大倍數(shù)：左側(cè)5×，右側(cè)20×。圖6I、圖6P和圖S10F共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（J）組織病理學(xué)評(píng)分。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖6J、圖6Q和圖S10G共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（K）在B. fragilis ΔthrC定植條件下，有或無C. tenuissimum時(shí)C. albicans參與的DSS結(jié)腸炎模型示意圖。（L）體重變化。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖6E、圖6L和圖S10B共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（M）DAI評(píng)分。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖6F、圖6M和圖S10C共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（N）結(jié)腸整體形態(tài)。圖6G、圖6N和圖S10D共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（O）結(jié)腸長(zhǎng)度。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖6H、圖6O和圖S10E共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（P）H&E染色結(jié)腸切片，原始放大倍數(shù)：左側(cè)5×，右側(cè)20×。圖6I、圖6P和圖S10F共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（Q）組織病理學(xué)評(píng)分。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖6J、圖6Q和圖S10G共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。另見圖S9和圖S10。

蘇氨酸限制抑制人源化腸道微生物群中C. albicans過度生長(zhǎng)并減輕炎癥

除腸道微生物外，飲食也是腸腔蘇氨酸的重要來源。為評(píng)估飲食性蘇氨酸的作用，研究者選擇了3名C. tenuissimum豐度較高的健康供體糞便樣本，進(jìn)行混合后移植至無菌小鼠，構(gòu)建人源化腸道微生物群模型。隨后，小鼠分別接受標(biāo)準(zhǔn)飲食或蘇氨酸限制飲食（threonine-restricted diet，TRD），并評(píng)估不同飲食條件下C. albicans與C. tenuissimum的體內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)以及結(jié)腸炎嚴(yán)重程度。

體內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)顯示，蘇氨酸限制飲食可通過阻斷營(yíng)養(yǎng)逃逸，防止C. albicans過度生長(zhǎng)。在小鼠結(jié)腸炎模型中，與標(biāo)準(zhǔn)飲食對(duì)照相比，蘇氨酸限制飲食顯著減輕腸道炎癥，同時(shí)改善體重下降、降低疾病活動(dòng)度、預(yù)防結(jié)腸縮短，并逆轉(zhuǎn)組織病理學(xué)評(píng)分。這提示，在人源化腸道微生物群背景下，限制蘇氨酸可通過限制C. albicans過度生長(zhǎng)，增強(qiáng)C. tenuissimum的抗炎效應(yīng)。

研究者還進(jìn)一步評(píng)估了從仁濟(jì)醫(yī)院IBD患者糞便樣本中分離得到的一株氟康唑耐藥C. albicans菌株RF01，其最低抑菌濃度為8 μg/mL。結(jié)果同樣顯示，蘇氨酸限制飲食可抑制C. albicans RF01過度生長(zhǎng)，并減輕腸道炎癥，表現(xiàn)為體重下降減少、疾病活動(dòng)度降低、結(jié)腸長(zhǎng)度增加以及組織病理評(píng)分改善。這些結(jié)果提示，對(duì)于臨床上氟康唑反應(yīng)不佳的C. albicans相關(guān)腸道真菌過度生長(zhǎng)，蘇氨酸限制飲食可能是一種值得進(jìn)一步研究的替代干預(yù)策略。

圖7：蘇氨酸限制飲食控制C. albicans并減輕人源化腸道微生物群小鼠的結(jié)腸炎。（A）無菌小鼠中，蘇氨酸限制飲食（TRD）條件下C. albicans SC5314與人源腸道微生物群，即糞菌移植（FMT）競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)示意圖。（B）TRD條件下糞便C. albicans負(fù)荷。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖7B和圖S11B共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（C）TRD條件下結(jié)腸組織C. albicans負(fù)荷。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖7C和圖S11C共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（D）TRD條件下，攜帶C. albicans SC5314的人源化無菌小鼠DSS結(jié)腸炎模型示意圖。圖7D和圖S11D共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（E）體重變化。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖7E和圖S11E共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（F）DAI評(píng)分。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖7F和圖S11F共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（G）結(jié)腸整體形態(tài)。圖7G和圖S11G共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（H）結(jié)腸長(zhǎng)度。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖7H和圖S11H共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（I）H&E染色結(jié)腸切片，原始放大倍數(shù)：左側(cè)5×，右側(cè)20×。圖7I和圖S11I共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（J）組織病理學(xué)評(píng)分。每組n=8，采用非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)；數(shù)據(jù)以均值±SEM表示。圖7J和圖S11J共用實(shí)驗(yàn)對(duì)照。（K）主要發(fā)現(xiàn)的機(jī)制總結(jié)示意圖。該示意圖使用BioRender.com繪制。另見圖S11。

【貢獻(xiàn)】★★★★★

本研究揭示了一種此前未被充分認(rèn)識(shí)的機(jī)制：共生細(xì)菌可通過代謝方式促進(jìn)真菌致病性，這與細(xì)菌—真菌互作會(huì)深刻影響炎癥性疾病進(jìn)展的認(rèn)識(shí)相一致。更廣泛地說，本研究為理解腸道跨界微生物網(wǎng)絡(luò)提供了機(jī)制層面的證據(jù)，說明細(xì)菌和真菌可通過氨基酸代謝協(xié)同調(diào)控C. albicans穩(wěn)態(tài)。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)，不能孤立理解單一微生物對(duì)疾病的影響，而應(yīng)將其置于跨界微生物互作網(wǎng)絡(luò)中加以分析。

與此同時(shí)，抗真菌耐藥性在臨床上日益突出，也進(jìn)一步凸顯了開發(fā)替代干預(yù)策略的必要性。本研究顯示，蘇氨酸限制飲食干預(yù)可有效抑制C. albicans過度生長(zhǎng)并減輕疾病進(jìn)展。總體而言，這些發(fā)現(xiàn)為精準(zhǔn)微生物群靶向干預(yù)建立了新的概念框架，并提示營(yíng)養(yǎng)調(diào)控可能成為控制真菌驅(qū)動(dòng)性炎癥的一種有前景策略。

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