肠道微生物：肠道免疫系统的守护者

2018 年 12 月 29 日 中国生物技术网

原创编译，转载须注明来源！

图片来源： Vaishnava Lab/Immunity

我们已经知道肠道微生物对宿主有各种不同的作用，比如在消化过程中分解膳食纤维、制造维生素K和B7等等。但近日一项研究还揭示其另一个重要作用。

美国布朗大学的研究团队发现，小鼠体内的肠道微生物组在调节宿主的免疫系统，从而使宿主的防御系统不会攻击这些有益菌，让它们和平共存。微生物能与免疫系统共存的关键是什么？答案就是维生素A——细菌稳定肠道中维生素A的活化水平，保护自身不会受到过度活跃的免疫反应攻击。该研究近日已发表在《Immunity》上。研究通讯作者、布朗大学分子微生物学和免疫学助理教授Shipra Vaishnava表示，这一观点对于理解和治疗自身免疫疾病和炎症疾病非常重要。

Vaishnava说：“很多疾病都可以归因于免疫反应或免疫激活增加。我们发现肠道细菌能以一种新的方式抑制免疫反应。这对于开发克罗恩病等炎性肠病以及维生素A缺乏症的新疗法至关重要。”

人与小鼠的微生物组

肠道微生物组是由百万亿细菌组成的生态系统。这些细菌已经进化得能在肠道的特殊环境中生存。绝大多数细菌都不会伤害宿主，反而是有益的。一个健康的微生物组，就像是健康的森林一样，有很多物种可以和平共处，并共同抵御有害者的入侵，比如致病菌和入侵性物种。

在人与小鼠中，厚壁菌门和拟杆菌门是肠道微生物组的主要组成部分。研究人员发现，为了在调节宿主免疫系统中发挥作用，微生物组中的细菌会微调一种蛋白质的水平，这种蛋白质负责将维生素A转化为宿主胃肠道中的活性形式。

Vaishnava的团队发现，厚壁菌门细菌，尤其是梭状芽胞杆菌属细菌，能降低肠道细胞中一种蛋白质的表达。这种名为视黄醇脱氢酶7（Rdh7）的蛋白质可以将膳食维生素A转化为其活性形式，即视黄酸。梭状芽胞杆菌（在人体和小鼠体内常见）也能促进肝脏中维生素A的储存。

图片来源：《Immunity》

Vaishnava希望这项研究取得的发现也可以推及人体微生物组与宿主之间的相互作用。

正如研究人员所预期的那样，经过基因修改肠道细胞内缺乏Rdh7的小鼠，其肠道组织中视黄酸水平较少。具体而言，这些转基因小鼠肠道中产生IL-22信号的免疫细胞更少，IL-22是协调肠道抗菌反应的重要细胞信号。这些转基因小鼠免疫系统的其他组成与普通小鼠相同，比如带有免疫球蛋白A的细胞和两种T细胞，这表明Rdh7只针对抗菌反应调节。

研究人员还不清楚Rdh7是如何被抑制的，但已知梭状芽孢杆菌可以产生短链脂肪酸来改变宿主基因表达。作为研究的下一步工作，该团队将探索细菌如何调节宿主Rdh7表达，包括检测各种短链脂肪酸。

此外，他们还将研究为什么抑制Rdh7如此重要。他们正在开发肠道始终表达Rdh7的基因工程小鼠。Vaishnava想要确定Rdh7如何影响小鼠的微生物组，以及它是否会导致炎症或类似自身免疫疾病的情况。他们还将研究细菌Rdh7对肝脏维生素A储存增加的具体影响。

助力人类健康

研究人员说，理解细菌调节免疫反应可能是破解包括克罗恩氏病等肠道疾病的关键。临床研究数据表明，肠道炎症是宿主与肠道菌群之间的相互扰乱导致的。

Vaishnava说：“维生素A在炎症中的作用与环境有关，我们很难区分。维生素A的状态与维生素A代谢基因的变化与炎性肠道疾病同时发生，但是我们并不知道这些变化是否促进了炎症。我们希望可以通过研究细菌调节维生素A在肠道中的代谢或储存方式以阐明临床现象。”

这些发现还提供了关于微生物组在解决维生素A缺乏方面的重要性的线索，维生素A缺乏症在非洲和东南亚尤为普遍。

根据世界卫生组织(WHO)的数据，大约有三分之一的五岁以下儿童缺乏维生素A。维生素A缺乏会削弱免疫系统，并增加感染性疾病的风险。据Vaishnava说，过去25年来，WHO一直在为有风险的儿童提供维生素A补充剂，但并没有预期的那么成功。该研究表明，肠道细菌是维生素A吸收和储存不可分割的重要组成部分，也许儿童需要正确的肠道细菌组合，才能使维生素A补充剂发挥最大效果。

Vaishnava说：“我们的饮食和肠道细菌在调节免疫细胞的行为方面有着至关重要的联系。在分子水平上找出这些联系，对于弄清楚我们如何利用饮食或细菌，或二者相结合，在炎症或感染性疾病中产生治疗效果非常重要。”

中国生物技术网诚邀生物领域科学家在我们的平台上，发表和介绍国内外原创的科研成果。

注：国内为原创研究成果或评论、综述，国际为在线发表一个月内的最新成果或综述，字数500字以上，并请提供至少一张图片。投稿者，请将文章发送至weixin@im.ac.cn。