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2023年11月15日，范德堡大学Eric Skaar课题组皮花亮博士及其合作者们在Nature上发表了文章Clostridioides difficile ferrosome organelles combat nutritional immunity。该研究发现，艰难梭菌在细菌内进行铁的生物矿物化，将铁储存于膜结合的铁质体细胞器中（简称铁质体）。研究同时证明铁质体的化学组成为非结晶磷酸铁生物矿物质。这一发现不仅为深入了解艰难梭菌的铁代谢机制提供了突破，同时也揭示了这一致命病原体如何在宿主体内对于铁的限制。这突破性的研究成果也为全新的抗菌策略的开发提供了可能性。
解析铁质体系统的生理功能并非易事。在铁稀缺条件下，编码铁质体系统的基因高度表达；然而，在铁过量或稀缺条件下，铁质体并未显著促进生长。研究人员进行了多种生长条件的尝试，发现铁质体在从铁稀缺向铁过量转变的过程中发挥了关键作用。研究结果表明，在准备从低铁环境中转变到富铁环境时，艰难梭菌通过诱导铁质体系统的基因表达来有效储存铁，从而防御瞬时的铁毒性。同时，这使得艰难梭菌能够在铁供应不足时使用铁质体的铁来支持其生长。
艰难梭菌的致病性依赖于其获取必需的金属营养元素，尤其是铁，以支持其在宿主中的定植和复制。为了深入研究铁质体对艰难梭菌感染的重要性，研究人员采用了多个老鼠模型，研究了感染期间铁质体系统的体内表达动态，并检测了人类等哺乳动物宿主肠道（包括患有CDI的小鼠和患者）中的金属浓度。此外，研究人员检查了宿主的铁限制响应；这种响应被称为营养免疫，是一种防御机制，通过去除可用的金属营养元素来防止病原体感染。研究数据表明，艰难梭菌的铁质体系统在体内被激活，以与宿主的铁限制竞争，并且在感染期间对细菌的定植和存活至关重要。
这项研究很可能会引起多个领域的广泛兴趣，包括微生物学、纳米技术和生物化工。铁质体还可能被用于开发金属纳米颗粒，例如金属纳米粒子的生产和药物递送囊泡等。在病原体细菌内发现铁质体的这一发现将会重塑我们对感染期间宿主与病原体相互作用以及厌氧微生物如何在宿主内适应金属营养元素水平波动的理解。更重要的是，铁质体系统在艰难梭菌感染中的重要性为其成为治疗该病原体的新靶点奠定了基础。
