重新建立肠道菌群的定殖抗性，抵御有害细菌
肠道的微生物群，也称肠道菌群，具有地方外来病原菌定殖的能力，称为定殖抗性。近年来抗生素治疗导致微生物多样性丧失，削弱了肠道菌群的定殖抗性，使得细菌病原体肺炎克雷伯菌等有害病原菌侵入肠道并大量增殖。因此重新建立肠道菌群的定殖抗性是成为了当前一个重要的临床目标。
来自芝加哥大学的Eric G.Pamer在Nature上报道了一则题为：Gut microbes fend off harmful bacteria by depriving them of nutrients的新闻，概述了来自日本庆应义塾大学的Munehiro Furuichi发表在Nature上题为Commensal consortia decolonize Enterobacteriaceae via ecological control的文章。Furuichi等将人类粪便移植到无菌鼠的肠道中，使无菌鼠接受微生物并在肠道中建立定殖抗性，随后引入肺炎克雷伯菌来识别获得定殖抗性的无菌鼠。在此基础上，Furuichi等从样本中培养出了能够提供定殖抗性的31株细菌菌株，并测试了它们在体内抑制肺炎克雷伯菌和其他肠杆菌科定殖的能力，结果表明其抑制能力与粪便移植效果相同。随后Furuichi等将31株菌株打散重组，发现将菌群的菌株种类降低到18种后，仍能够保持最大的定殖抗性，由此Furuichi等将其命名为F18-mix。
Furuichi等发现F18-mix抑制来抑制肺炎克雷伯菌的定殖能力不需要受体小鼠具有完整的免疫系统。通过对肺炎克雷伯菌在肠道定殖过程中的基因表达进行特征分析，发现与碳水化合物和氨基酸代谢有关的基因得到了表达，并且当F18-mix与肺炎克雷伯菌共同施用时，该基因的表达明显减弱。
Furuichi等评估了小鼠粪便中的碳水化合物水平，在缺乏肠道微生物的小鼠中葡萄糖酸盐浓度很高，但在含有F18-mix的小鼠中葡萄糖酸盐浓度显著降低，说明F18-mix具有降低葡萄糖酸盐浓度的作用。除此之外，在食物中添加葡萄糖酸盐可以逆转F18-mix带来的定植抗性(图1)。
除此之外，Furuichi等发现缺乏GntR蛋白的肺炎克雷伯菌更容易被F18-mix清除，Furuichi等发现GntR能够正向调节葡萄糖胺的代谢，因此GntR蛋白缺失可能会降低肺炎克雷伯菌代谢葡萄糖胺的能力，从而提高了F18-mix定殖抗性的效率。肠道菌群的定殖抗性机制取决于饮食、免疫和微生物群组成等因素，甚至与在肠道中的位置有关。Furuichi等通过实验证明葡萄糖酸盐虽然在含氧量低的结肠中被F18-mix耗尽，但在相对含氧量较高的小肠中持续存在。目前尚不清楚其中的原因。
这些发现对于理解肠道微生物群落如何与病原体相互作用，以及如何利用这些相互作用来开发新的治疗策略具有重要意义。