研究背景和目的肠道菌群的组成和动力学是肠道微生态平衡关键因素,细菌之间的相互作用对维持肠道菌群的稳定至关重要。本人所在实验室前期实验中偶然发现靠近大肠埃希菌（Escherichia coli,下文简称为“大肠杆菌”）的鸟肠球菌菌落较大,远离的鸟肠球菌菌落较小,推测大肠杆菌可以对鸟肠球菌的生长起到促进作用,本研究旨在进一步验证这一现象,并探究这一现象的可能机制。这种细菌互作研究可为理解肠道菌群保持相对稳定的机制,对未来通过干预微生物组成进行疾病的预防与治疗具有一定指导意义。研究方法本研究的方法为简化还原的体外实验方法。首先,使用在培养基中添加大肠杆菌液体培养的上清滤液来评估对鸟肠球菌生长的影响;进而,观察不同浓度的大肠杆菌滤液对鸟肠球菌生长的影响;第三,通过添加培养上清滤液的方法,探索不同大肠杆菌菌株对鸟肠球菌生长的影响,并探讨对肠球菌其他菌种生长的影响,以确定这种影响是否存在菌株和菌种间的差异;第四,在确定了上述现象后,使用萃取和高效液相反向色谱分离的方法分离大肠杆菌代谢物,寻找产物中影响鸟肠球菌生长的物质;第五,为了确定这种影响的机制,利用代谢组学、转录组学对添加大肠杆菌代谢物后鸟肠球菌的代谢物和转录水平进行分析,寻找大肠杆菌代谢物促进鸟肠球菌生长的可能机制,并通过改变培养基组成成分来验证大肠杆菌代谢物对鸟肠球菌糖代谢产生的影响。研究结果首先确证实验表明,大肠杆菌对鸟肠球菌的生长具有促进作用的现象是确切的。大肠杆菌是通过其分泌的代谢产物发挥这种促进作用,与菌体之间的直接接触无关;不同株的大肠杆菌代谢物对鸟肠球菌的生长均具有促进作用,说明这种作用无大肠杆菌菌株水平的差异;大肠杆菌代谢物仅对鸟肠球菌的生长具有促进作用,而对肠球菌属其他菌种（如屎肠球菌、粪肠球菌）的生长没有促进作用,进一步证明了这种促进作用对于鸟肠球菌而言具有种水平的特异性;大肠杆菌代谢物对鸟肠球菌的生长没有最适浓度,滤液浓度越高,促进生长越明显;这种促进作用发生在鸟肠球菌的对数期,对平台期生长没有促进作用。随后,在本研究中分离了大肠杆菌代谢物,获得溶于乙酸乙酯的乙酯相组分和溶于水的水溶相组分,结果显示,对鸟肠球菌生长起到促进作用的物质存在于大肠杆菌代谢物的水溶相中;进一步分离水相代谢产物,共获得6个组分,其中,只有Ha组分对鸟肠球菌生长具有促进作用,该物质极性较大,且热稳定性好,推测可能为糖化氨基酸类物质。但是,质谱对未知物质的鉴定存在技术难度,目前的实验方法无法明确鉴定该目标代谢物。鸟肠球菌在添加大肠杆菌上清的培养基中生长时,菌体和菌液代谢组分析显示,有多种差异代谢物上调,它们主要富集在物质转运、核苷酸代谢、氨基酸代谢、碳代谢及氧化磷酸化等通路上,说明大肠杆菌代谢物加快了鸟肠球菌的多个代谢活动。转录组差异表达基因的富集分析显示,差异表达基因显著富集在氧化磷酸化代谢通路,且这些差异基因的功能描述均与V-型ATP合酶相关,提示大肠杆菌可能通过其分泌的代谢物加快了鸟肠球菌的氧化磷酸化的代谢进程,使离子交换及能量生成加快,从而促进了鸟肠球菌的生长。代谢组学和转录组学联合分析结果显示,与鸟肠球菌糖代谢及氧化磷酸化代谢活动相关的差异转录基因和差异代谢物的相关性较好,因此推测,大肠杆菌代谢物对鸟肠球菌生长的促进作用可能是通过调节鸟肠球菌糖的有氧代谢发挥作用的。接着,进一步验证上述推测。将YCFA培养基中的葡萄糖去掉,大肠杆菌促进鸟肠球菌生长这一现象不再出现,说明大肠杆菌代谢物可能促进了鸟肠球菌代谢糖类物质的进程,在培养基中加入葡萄糖、果糖及半乳糖均能使大肠杆菌代谢物促进鸟肠球菌生长速度加快。但是在厌氧培养环境中,大肠杆菌代谢物不能促进鸟肠球菌的生长,说明大肠杆菌促进鸟肠球菌利用糖类物质依赖于需氧环境。研究结论通过对大肠杆菌促进鸟肠球菌生长机制的研究,可以表明,大肠杆菌代谢物可能通过分泌的代谢物中的水溶性Ha物质使鸟肠球菌的糖有氧代谢及氧化磷酸化的过程加快,进而促进了鸟肠球菌的生长。本研究对理解肠道菌间偏利共生及其可能的机制提供了有意义的借鉴。