我们肠道里居住着数万亿细菌，它们像一个小型工厂，分解食物产生能量。其中一种重要副产品是氢气（H₂）——一种无色无味的气体。瑞士科学家发现，沙门氏菌（一种导致食物中毒的常见病原体）竟然能“偷走”肠道细菌产生的氢气，作为自己生长的燃料！

通过小鼠实验，研究团队证明：当沙门氏菌入侵健康肠道时，它利用自身携带的氢化酶（hyb基因编码）抢夺氢气资源，在肠道菌群严防死守的“铜墙铁壁”中开辟出生存空间。如果破坏沙门氏菌的氢化酶，它的入侵能力就会大幅下降。这一发现揭示了肠道菌群代谢的“阿喀琉斯之踵”——氢气竟成了病原体入侵的突破口。

侦测肠道氢气——Unisense微电极的精密行动

为了测量肠道内真实的氢气浓度，科学家动用了尖端武器：Unisense氢微电极（H2-50型）。它的探针尖端直径仅50微米（比头发丝还细），能像“微型间谍”般潜入肠道深处。操作流程如下：

样品准备：取出小鼠盲肠，平铺在琼脂糖凝胶上固定。

精准穿刺：用细针在盲肠上预穿微孔，确保微电极能顺利插入肠腔。

三重定位：在盲肠的顶端、中部和末端三个关键位置分别测量（见图示）。

实时监测：将固定组织置于37°C水浴中，插入微电极实时记录氢气浓度。

排除干扰：同步用硫化氢（H₂S）微电极检测，并校正10%的交叉信号干扰（因H₂S会干扰氢气读数）。

图1A：盲肠腔内的H₂水平

在三个不同位置测量盲肠内的H₂浓度，并校正电极对H₂S的交叉敏感性（每组≥3只小鼠）。箱线图：箱体表示第一和第三四分位，须线表示最小和最大测量值。”

科普注：图中数据显示，正常小鼠（CON组）盲肠氢气浓度高达63.3μM，而无菌小鼠（GF组）则检测不到氢气（<2μM）。

氢气浓度决定沙门氏菌命运

微电极揭开了肠道氢气的分布秘密：

无菌小鼠肠道：氢气几乎为零（<2μM），沙门氏菌无需抢夺氢气也能生长（突变菌与正常菌无竞争差异）。

正常小鼠肠道：氢气浓度飙升至63.3μM！此时，缺乏氢化酶的沙门氏菌突变体生长能力暴跌100倍（图1D）。

关键证据：用抗生素清除部分肠道菌群后，氢气产量下降，沙门氏菌突变体的生长劣势完全消失（图1C）。

更巧妙的实验：

研究者提前给小鼠肠道“投放”一种只消耗氢气不致病的工程菌（S.Tmᵃᵛⁱʳ）。结果发现：当氢气被这些“抢先占领”的细菌耗尽后，沙门氏菌的入侵能力显著受阻（图2B）。这证明氢气确实是沙门氏菌入侵的“生命线”。

总结——肠道保卫战的新策略

这项研究首次揭示：肠道菌群代谢产生的氢气，竟成为沙门氏菌入侵的“隐藏燃料”。通过Unisense微电极的精准测量，科学家证实：

病原体的“偷氢术”：沙门氏菌利用氢化酶抢夺菌群资源，突破肠道防线。

菌群的“双重角色”：既是肠道守卫者，又因产生氢气无意中“资敌”。

防治新思路：通过调控肠道氢气平衡（如添加益生菌抢占氢气），可能阻断病原体入侵。

现实意义：该发现不仅解释了为什么某些益生菌能抑制沙门氏菌（如竞争氢气资源），还为开发新型抗感染疗法（例如“氢气阻断剂”）提供了方向。肠道氢代谢或将成为未来防控食物中毒的关键靶点！

术语解释：

氢化酶（Hydrogenase）：微生物中分解或利用氢气的关键酶。

盲肠（Cecum）：肠道中连接小肠与结肠的袋状结构，微生物发酵主要场所。

CFU（菌落形成单位）：用于量化细菌数量的单位。