研究活体斑马鱼的研究人员在接触霍乱弧菌霍乱弧菌后不久，肠道收缩强度增加了200%，导致肠道细菌被排出。这八位共同作者写道，这一发现在“美国国家科学院院刊”上的一篇论文中有详细描述，“非常出人意料”。

研究人员使用遗传操作和尖端三维显微镜来监测当致病微生物最初被引入斑马鱼幼虫时会发生什么，斑马鱼幼虫是一种通常被研究作为了解脊椎动物(包括人类)健康和疾病的模型。

物理学家，分子生物学家和微生物学家的多学科团队专注于VI型分泌系统的鱼叉状注射能力，这是一种在许多细菌中发现的附属物，包括霍乱弧菌。它将有毒蛋白质转移到竞争的健康细胞中。

科学家设计了霍乱弧菌突变体，这些突变体具有不同的分泌系统，然后观察了微生物的行为，因为它们侵入了动物肠道中的本地物种气单胞菌(Aeromonas veronii)定殖的斑马鱼。

正如预期的那样，当霍乱弧菌进入肠道时，天然细菌被迅速冲洗掉，而不是简单地在接触时杀死天然气单胞菌肠道细菌。

研究报告的共同作者Brian K. Hammer说：“分泌系统引起肠蠕动过程强度的显着增加，肠道内容物向胃肠道移动的收缩，就像从一端到另一端挤压一管牙膏一样。”佐治亚理工学院的微生物学家。

研究人员推测，消化系统中意外的细菌操作可能是由已知与肌动蛋白(一种细胞支架蛋白)结合的VI型机器的特定部分驱动的。科学家从细菌基因中删除了肌动蛋白结合域，发现霍乱弧菌失去了增强蠕动的能力和驱逐天然气单胞菌的能力。

这些发现为水性霍乱弧菌的功能提供了新的视角。根据美国疾病控制和预防中心的数据，霍乱弧菌每年在全球范围内引发超过三百万例急性腹泻病和100,000例死亡。

俄勒冈大学物理学教授Raghuveer Parthasarathy表示，“了解细菌能够侵入肠道的策略可以打开可能破坏这些途径的治疗之门”，其成像和分析技术被用于研究。

因为VI型分泌系统也存在于天然肠道细菌中，包括人类肠道微生物组中的细菌，它可能被用于治疗，包括特别设计的益生菌，以促进有益物种或抵御疾病入侵，佐治亚理工学院的锤子说。

“我们怀疑其他肠道微生物，无论是致病性的还是有益的，都可能同样利用这种分泌系统重塑其环境，”Parthasarathy说。

以前关于这种分泌系统的大多数研究依赖于研究动物体外的细菌，例如培养皿上的细菌，或者通过检查粪便样品来推断感染期间肠道中发生的情况。

Parthasarathy说，虽然研究小组捕捉到霍乱弧菌入侵的影响，但了解它如何在宿主中生根，例如动物中特定细胞的目标，是一个悬而未决的问题。

“我们仍然不知道这种分泌系统的鱼叉的作用是如何引起肌肉收缩的变化，”哈默说。“我们怀疑我们所观察到的可能是对肠道内层刺激的免疫反应，但肠道内的哪些细胞被戳刺?”

How the findings may reflect the colonization ofVibrio choleraein humans is not known, but the role of the secretion system makes a similar result plausible, the researchers wrote in their conclusion.

The findings emerged from a collaboration born in 2015 when Hammer, Parthasarathy and co-author Joao Xavier, a researcher at the Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, discussed joint research possibilities during a conference, Scialog: Molecules Come to Life, in Tucson, Arizona.

Scialog(科学与对话)由科学进步研究公司组织，并与戈登和贝蒂摩尔基金会共同赞助，得到西蒙斯基金会的额外支持。Scialog的目标是迅速催化新的跨学科协作团队，例如由Hammer，Parthasarathy和Xavier组建的团队，致力于从对话中产生的高风险，高回报的项目。

因此，他们的三个实验室获得了戈登和贝蒂摩尔基金会以及西蒙斯基金会的奖励，以追求他们的Scialog理念。美国国家科学基金会，国立卫生研究院，MJ Murdock慈善信托基金和Kavli Microbiome Ideas Challenge也支持这项研究。