使用蚯蚓是地球上最简单的动物之一，莱斯大学的生物科学家发现了维生素B12过少的饮食和两种可能致命的病原体感染风险增加之间的第一个直接联系。

尽管它们简单，1毫米长的线虫称为秀丽隐杆线虫(秀丽隐杆线虫)与人类有着重要的限制：它们不能制造B12并且必须从它们的饮食中获得所需的一切。在今天发表于PLOS Genetics的一项研究中，来自Rice生物化学家和癌症研究员Natasha Kirienko的研究人员描述了B12缺乏的饮食如何在细胞水平上损害秀丽隐杆线虫的健康，降低了蠕虫代谢支链氨基酸的能力酸(BCAA)。该研究表明，分解BCAAs的能力降低导致部分代谢的BCAA副产物的毒性累积，从而损害线粒体健康。



研究人员研究了两种蠕虫的健康状况，其中一种在B12中饮食充足，另一种在饮食中B12过少。与第二批蠕虫一样，至少有10%的美国成年人在饮食中摄入过少的B12，这种风险会随着年龄的增长而增加。

“我们使用秀丽隐杆线虫来研究饮食对宿主的影响，发现一种食物能够显着增加对多种压力因素的抵抗力 - 如热和自由基 - 以及病原体，”Kirienko说，赖斯生物科学助理教授和CPRIT癌症研究学者。

Kirienko是这项研究的首席科学家和共同作者，他说B12的发现令她的团队感到惊讶，该团队首先注意到旨在调查铜绿假单胞菌(铜绿假单胞菌)发病机制的实验中的效果，这可能是致命的。根据疾病控制中心的数据，每年有大约51,000名美国医院病人感染蠕虫和人类的疾病。

她的实验室与世界上数以千计的其他人一样，使用秀丽隐杆线虫作为模型生物来研究疾病，药物，毒素和其他影响人类和动物的过程的影响。在许多秀丽隐杆线虫研究实验室中，蠕虫被喂食大肠杆菌(E.coli)，这是一种常见的人体肠道细菌，它本身就是一种模式生物。

“我们发现大肠杆菌菌株OP50和菌株HT115之间的转换极大地改变了蠕虫的抗逆性，”Kirienko说。她说，花了大约两年的后续研究来分离应激和病原体抗性的生化机制。她的研究团队包括研究主要合着者Alexey Revtovich和共同作者Ryan Lee。

“两种饮食之间的关键区别在于HT115和OP50从环境中获取B12的能力，”研究科学家Revtovich说。“我们发现HT115在这方面效率更高，与OP50相比，它所需的蛋白质产量是其收获B12所需蛋白质的8倍。”

研究人员使用了大量的测试来证实他们的结果，并排除了其他可能的效果机制。他们还发现，HT115饮食中的秀丽隐杆线虫具有抵抗另一种致命的人类病原体粪肠球菌(Enterococcus faecalis)感染的能力。

莱斯是赖斯的一名本科生，他说这项研究强调了全世界线虫实验室需要关注饮食对实验结果可能产生的不同影响。

“一些实验室使用OP50作为标准食品，其他实验室使用HT115甚至另一种大肠杆菌菌株，”Lee说。“我们的研究结果显示，这些饮食之间存在显着的代谢差异，这些差异可能会导致研究结果的实质性不确定性。”

由于德克萨斯州癌症预防和研究所(CPRIT)的招募补助金，Kirienko于2015年加入了赖斯的教职，该州于2007年批准了一项州级投票计划，该计划将提供30亿美元用于支持全州的癌症研究。迄今为止，CPRIT通过其学术研究，预防和产品开发研究计划向德克萨斯州的研究人员，机构和组织提供了22亿美元的赠款。

Kirienko说：“这项工作与线粒体健康有关。”“在这种情况下，我们正在努力改善线粒体健康，以帮助抵抗感染。对于CPRIT，我们正试图做相反的事情。我们想要破坏癌细胞中的线粒体来杀死它们。所以，实际上，现在我们知道这一点重要的是，它为癌细胞提供了另一个潜在的目标。“