討論

胃腸道道由變化的環境和生態位組成，棲息著不同微生物群落。微生物群腸道生物地理學的這些差異主要由營養可用性和氧氣張力差異決定。腸道病原體基本重要informing自己其在腸道內的位置和可用資源并將此信息翻譯以調控其毒力庫表達。

EHEC有非常小的感染劑量，估計為50 CFU。因此，對于EHEC至關重要正確確定其位置和可用資源以調控毒力基因表達。EHEC對LEE致病性島的調控復雜且涉及感知微生物群和宿主衍生信號和代謝物。轉錄因子Cra、KdpE和FusR在整合和感知這些環境線索中起重要作用，導致LEE基因的最優調控。EHEC定植結腸，其中碳的主要來源是黏液，裝飾有糖如巖藻糖。這些糖可以被微生物群的糖分解成員（如Bacteroides thetaiotaomicron）收獲并made available給其他缺乏此能力的細菌物種。B.thetaiotaomicron引起腸道代謝景觀的顯著修改，導致琥珀酸和表征糖異生特征的代謝物濃度增強。這些被Cra感知，其與KdpE協同直接激活LEE基因表達。還有Cra、KdpE和FusR之間的額外相互作用，其cognate HK（FusK）感知由B.thetaiotaomicron從黏液切割的巖藻糖。B.thetaiotaomicron也對從黏膜糖復合物釋放許多其他糖重要，包括唾液酸、N-乙酰神經氨酸等。本文我們檢查了特定黏蛋白衍生糖released by微生物群如何影響EHEC世代時間和毒力蛋白分泌。EHEC在ED途徑糖galacturonic acid中有最短世代時間，是葡萄糖世代時間的兩倍短。此外，測試的ED途徑糖觀察到最豐富的EspB分泌（圖8）。利用ED途徑可能幫助EHEC在依賴EMP途徑（經典糖酵解）用于ATP生產的厭氧菌中競爭。

圖8顯示不同糖條件下EspB分泌水平，強調ED途徑糖的促進作用。

ED途徑糖在大腸中常見，來自果膠代謝，果膠存在于水果和蔬菜細胞壁中。果膠由長鏈α-1,4-糖苷鍵連接的D-半乳糖醛酸構成，裝飾有其他末端糖如rhamnose、D-木糖、L-巖藻糖、D-葡萄糖醛酸等。重要的是，果膠僅在大腸中降解，其中B.thetaiotaomicron和其他微生物群物種編碼酶以打破長或支鏈。E.coli也降解較小果膠底物當B.thetaiotaomicron存在於大腸中。因此，galacturonic acid的量在植物纖維穩定飲食中保持高。EHEC當galacturonic acid作為唯一碳源時的短世代時間和有限氧氣條件下以及LEE編碼EspB分泌增加表明ED途徑可能幫助啟動EHEC感染且飲食可能影響EHEC感染結果。

氧氣可用性決定不同代謝途徑的利用且在腸道感染中重要。當EHEC穿過大腸腸腔時，它遇到primarily厭氧條件。這種徑向氧氣梯度依賴于大氣壓力、宿主sequestration氧氣能力以及微生物群的耐氧成員在外部黏膜層消耗氧氣。當EHEC移向腸道上皮細胞時，氧氣濃度增加由于擴散穿過微絨毛毛細血管網絡，從而創建微氧環境。確實，極化人上皮細胞的體外模型表明LEE編碼EspA、EspB和Tir表達增加并在微氧條件下促進附著。此外，在促進宿主炎癥的鼠類感染中，耐氧物種如C.rodentium和Campylobacter jejuni開花當宿主微生物群被消除或減少時，導致更高氧氣濃度。低丁酸鹽濃度（與disrupted微生物群相關）也促進EHEC中T3SS表達。最近，C.rodentium（一個EHEC鼠類感染替代模型廣泛用于領域）中LEE編碼T3SS的表達直接tied到其ability促進宿主氧氣可用性增加，這允許細菌開花并利用微生物群占據的營養生態位。這種氧氣增加可以解釋C.rodentium感染期間好氧變形菌門的擴張，這最終通過營養源競爭限制C.rodentium感染。一起，這些數據表明氧氣濃度變化應被EHEC感知以成功控制毒力基因表達。

氧氣可用性影響WT EHEC中LEE基因表達也影響Cra、KdpE和FusR如何改變LEE表達。LEE在厭氧條件下表達差并在有氧條件下最優表達，尤其在丙酮酸存在下。在厭氧條件下，KdpE和FusR是LEE的抑制子而Cra激活LEE基因表達。EHEC遇到near腸腔或外部黏膜層的厭氧環境—一個不利位置表達T3SS。微氧條件支持所有我們突變菌株的LEE基因表達。這些數據表明可用有限氧氣最相似移動toward或緊密接觸腸道上皮細胞。這個位點是EHEC應最優表達其T3SS的地方。值得注意的是，氧氣可用性在此位點更高并隨感染增加。當氧氣在有氧條件下readily可用時，Cra是LEE的強激活劑且這種激活可能enhanced通過其與KdpE的物理相互作用。這些條件將模擬腸道上皮屏障破壞和血液注入腸道。令人驚訝的是，FusR更抑制當丙酮酸存在時。丙酮酸可能信號T3SS表達不再需要且也許EHEC應移動到另一個環境生態位。

總之，氧氣可用性和非偏好黏蛋白衍生碳源的利用影響EHEC表達其T3SS的能力。EHEC多才多藝感知眾多環境線索以準確計時部署能量昂貴T3SS。EHEC highjacking古代代謝系統以部署其毒力武器庫的savviness突出腸道病原體引起疾病的deftness及其能力精確感知和適應腸道內微生態位。