在世界范围内，每年有100多万人死于导致脱水和营养不良的腹泻病。然而，目前还没有疫苗可以对抗或预防这些疾病，这些疾病是由大肠杆菌等细菌引起的。相反，患有细菌感染的人必须依靠身体采取两种防御策略中的一种:杀死入侵者或削弱入侵者，但让它们留在周围。如果身体选择削弱细菌，那么疾病可以在没有腹泻的情况下发生，但感染仍然可以传播——这一过程被称为无症状携带。

现在，索尔克大学的科学家们发现，将特定的饮食与致病细菌结合起来，可以在小鼠体内产生持久的免疫力，而不会产生疾病，这揭示了一种新的潜在疫苗接种策略。他们的研究结果发表在2023年6月23日的《科学进展》杂志上，为开发新的疫苗铺平了道路，这些疫苗可以提高腹泻疾病和其他感染患者的免疫力。

索尔克研究所遗产主席、分子和系统生理学实验室主任、资深作者Janelle Ayres教授说:“我们发现，如果我们允许细菌保留一些致病行为，就有可能对腹泻感染进行免疫接种。”“这一发现可能会导致疫苗的开发，从而减少症状和死亡率，并防止未来的感染。”

2018年，Ayres的实验室研究了饮食干预如何产生无症状感染，Ayres称之为细菌和宿主(细菌感染的人或动物)之间的合作关系，宿主没有任何症状。他们发现，富含铁的饮食使老鼠在通常致命的细菌感染中存活下来，而不会出现生病或疾病的迹象。高铁饮食增加了小鼠肠道中未吸收的糖(葡萄糖)，而细菌可以以此为食。过量的糖对细菌起到了“贿赂”的作用，使它们保持饱腹感，并激励它们不攻击宿主。

这个过程产生了细菌的长期无症状感染，使研究人员相信适应性免疫系统(“记住”感染的细胞和蛋白质)可能参与其中。

“利用现有的疫苗接种策略，不可能对啮齿c或大肠杆菌等细菌产生持久的免疫力。我们想弄清楚是什么机制维持了这种持久的免疫力，这样我们就可以利用这种机制为这些腹泻疾病创造一个有效的解决方案，”第一作者Grischa Chen说，他是Ayres实验室的前博士后研究员。

研究人员试图弄清楚身体是如何抑制感染症状的，是否没有症状的感染可以产生长期免疫力，以及这种免疫力是否可以作为一种疫苗接种策略来复制。

研究小组比较了啮齿类鼠感染后富含铁和正常饮食的老鼠，以发现饮食是否会影响无症状的感染。感染后，喂食富含铁的食物的老鼠没有任何症状，而喂食正常食物的老鼠却有症状。然后，所有小鼠都进行正常饮食，以观察这种无症状感染是否会持续下去。

具有非功能性适应性免疫系统(“记住”先前感染的免疫系统)的小鼠，无论它们是否曾经吃过富含铁的食物，都不能继续与细菌保持合作关系。虽然富含铁的饮食在感染后立即抑制了症状，但适应性免疫系统需要持久的合作。重要的是，具有功能性适应性免疫系统的小鼠没有任何症状，具有持久的免疫力，一个月后再次感染后存活。

Ayres研究小组得出结论，富含铁的饮食本身就可以防止细菌在小鼠活跃感染期间产生致命症状。但是，在缺乏膳食补充的情况下，需要功能性适应性免疫系统来免疫未来的感染。

有些细菌菌株，如果变异足够，不会引起症状。为了测试这种细菌是否能产生持久的免疫力，研究小组在小鼠身上重复了他们的铁饮食与正常饮食的实验，但这次使用的是可能致病的细菌和不会致病的细菌。他们发现，只有接受了致病的、未突变的细菌的老鼠才能在再次感染时维持免疫力。

科学家们在阅读了这项研究后指出，人们不应该摄入大量的铁。他们的发现是初步的，需要在人类受试者中得到证实。

研究人员希望他们的见解将为未来的人类研究和建立保护和预防腹泻疾病的疫苗接种团提供基础。

其他作者包括Natalia R. Thorup, Abigail J. Miller和Salk的Yao-Cheng Li。

这项工作得到了美国国立卫生研究院(DPI AI144249, R01AI4929)， NOMIS基金会，DARPA Yong教师奖(YFA15 D15AP00097)， Hillblom基金会奖学金资助，Chapman基金会，Helmsley慈善信托基金，

Journal Reference:

1. Grischa Y. Chen, Natalia R. Thorup, Abigail J. Miller, Yao-Cheng Li, Janelle S. Ayres. Cooperation between physiological defenses and immune resistance produces asymptomatic carriage of a lethal bacterial pathogen. Science Advances, 2023; 9 (25) DOI: 10.1126/sciadv.adg87193).