腸道菌群調(diào)節(jié)腸道免疫系統(tǒng)

科學(xué)家們早就知道，腸道細(xì)菌，也稱為微生物組，可以為宿主提供各種有用的功能，例如分解膳食纖維，在消化過程中產(chǎn)生維生素K和B7。

然而，一項(xiàng)新的研究揭示了微生物組的另一個有用的作用。布朗大學(xué)的一組研究人員發(fā)現(xiàn)，在老鼠體內(nèi)，腸道微生物群可以調(diào)節(jié)宿主的免疫系統(tǒng)——因此，細(xì)菌可以與免疫系統(tǒng)和平共處，而不是宿主的防御系統(tǒng)攻擊這些有益菌。

與免疫系統(tǒng)合作的秘訣是什么？維生素A-細(xì)菌調(diào)節(jié)腸道中活性維生素A的水平，保護(hù)微生物區(qū)系免受過度活躍的免疫反應(yīng)。

布朗所在科室的微生物學(xué)和免疫學(xué)助理教授Shipra Vaishnava表示，這一見解對于理解和治療自身免疫性疾病和炎癥性疾病可能非常重要。

Vaishnava說：“這些疾病很多都是由于免疫反應(yīng)增強(qiáng)或免疫激活，但我們發(fā)現(xiàn)了一種新的方法，即腸道中的細(xì)菌可以抑制免疫反應(yīng)?！斑@項(xiàng)研究對于確定克羅恩病或其他炎癥性腸病等自身免疫性疾病以及維生素A缺乏癥的治療非常重要?！?

這項(xiàng)研究發(fā)表在12月18日星期二的《免疫》雜志上。

老鼠和人類的微生物

Vaishnava說，腸道微生物群是由100萬億個細(xì)菌組成的生態(tài)系統(tǒng)，這些細(xì)菌已經(jīng)進(jìn)化到在腸道的特殊條件下生存。這些細(xì)菌大多數(shù)不會傷害它們的宿主，但它們是有幫助的。一個健康的微生物群落，就像一片健康的森林，有許多物種共存，可以抵御敵對的入侵者——如致病菌或入侵物種。

在人類和小鼠中，厚壁菌門和擬桿菌門占腸道微生物群落的大多數(shù)。研究人員發(fā)現(xiàn)，為了在調(diào)節(jié)宿主的免疫系統(tǒng)中發(fā)揮作用，微生物組中的細(xì)菌會微調(diào)蛋白質(zhì)的水平，蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)將維生素A轉(zhuǎn)化為宿主胃腸道中的活性形式。

Vaishnava的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，厚壁菌屬細(xì)菌，尤其是梭菌屬的成員，可以降低腸道細(xì)胞中蛋白質(zhì)的表達(dá)。Vaishnava說，蛋白質(zhì)視黃醇脫氫酶7(Rdh7)將膳食維生素A轉(zhuǎn)化為活性視黃酸。研究小組發(fā)現(xiàn)，梭狀芽孢桿菌，一種常見于小鼠和男性的細(xì)菌，也能促進(jìn)維生素A在肝臟中的儲存。

Vaishnava希望這些發(fā)現(xiàn)可以擴(kuò)展到人類微生物組和宿主之間的相互作用。

研究人員預(yù)計(jì)，其腸道細(xì)胞被基因工程改造成不含Rdh7的小鼠的腸道組織將含有較少的視黃酸。具體來說，工程小鼠的內(nèi)臟器官中產(chǎn)生白細(xì)胞介素-22的免疫細(xì)胞較少，而白細(xì)胞介素-22是協(xié)調(diào)抗腸道細(xì)菌抗菌反應(yīng)的重要細(xì)胞信號。Vaishnava說，免疫系統(tǒng)的其他成分，如含免疫球蛋白A的細(xì)胞和兩種類型的T細(xì)胞，與標(biāo)準(zhǔn)小鼠相同，這表明Rdh7只是調(diào)節(jié)抗菌反應(yīng)所必需的。

研究人員并不確切知道Rdh7是如何被抑制的，但已知梭菌屬細(xì)菌會產(chǎn)生短鏈脂肪酸，從而改變宿主基因的表達(dá)。Vaishnava說，作為他們研究的下一步，研究小組將研究細(xì)菌如何調(diào)節(jié)Rdh7的表達(dá)，包括檢測各種短鏈脂肪酸。

此外，該團(tuán)隊(duì)將進(jìn)行研究，以了解抑制Rdh7為何至關(guān)重要。他們正致力于對小鼠進(jìn)行基因工程改造，使其始終在腸道細(xì)胞中表達(dá)Rdh7。Vaishnava想知道它如何影響小鼠微生物群，以及它是否會在小鼠中引起任何炎癥或自身免疫性疾病樣疾病。Vaishnava說，他們還將探索調(diào)節(jié)細(xì)菌Rdh7對增加肝臟中維生素A儲存的影響。

幫助人類健康

研究人員表示，了解細(xì)菌如何調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的反應(yīng)對于解決克羅恩病和其他疾病的關(guān)鍵問題非常重要。

Vaishnava說，臨床研究的數(shù)據(jù)表明，腸道炎癥是宿主與其腸道微生物群相互作用中斷的結(jié)果。

Vaishnava說：“維生素A在炎癥中的作用取決于環(huán)境，很難分離?！熬S生素A狀態(tài)和維生素A代謝基因的變化與炎癥性腸病一致，但我們不知道這是否會促進(jìn)炎癥。我們希望增加我們的發(fā)現(xiàn)——細(xì)菌可以調(diào)節(jié)維生素A的代謝、腸道或儲存——以幫助澄清為什么這個領(lǐng)域正在看到它所看到的?！?

這些發(fā)現(xiàn)也可以為微生物在解決維生素A缺乏癥中的重要性提供線索，維生素A缺乏癥在非洲和東南亞尤為常見。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的數(shù)據(jù)，維生素A缺乏會影響約三分之一的五歲以下兒童。維生素A缺乏會削弱免疫系統(tǒng)，增加患傳染病的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)Vaishnava的說法，世界衛(wèi)生組織在過去25年里一直在為有風(fēng)險(xiǎn)的兒童提供維生素A補(bǔ)充劑，但并沒有像希望的那樣成功。她補(bǔ)充說，這項(xiàng)研究表明，細(xì)菌是維生素A吸收和儲存的重要組成部分，也許兒童需要在腸道中使用正確的細(xì)菌組合，才能使維生素A補(bǔ)充劑最有效。

Vaishnava說：“我們的飲食和腸道細(xì)菌與調(diào)節(jié)我們免疫細(xì)胞的行為密切相關(guān)。“在分子水平上找出這些環(huán)節(jié)的作用，對于發(fā)現(xiàn)我們?nèi)绾卫蔑嬍郴蚣?xì)菌，或者兩者兼而有之來治療炎癥或傳染病，是非常重要的?！?

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