肠道微生物群调节肠道免疫系统

科学家很早就知道肠道内的细菌，也称为微生物组，可以为宿主提供各种有用的功能，例如在消化过程中分解膳食纤维，制造维生素K和B7。

然而，一项新的研究揭示了微生物组的另一个有用的功能。布朗大学的一组研究人员发现，在小鼠体内，肠道微生物群可以调节宿主的免疫系统——因此，不是宿主的防御系统攻击这些有益菌，而是细菌可以与免疫系统和平共处。

微生物组与免疫系统合作的诀窍是什么？维生素A-细菌调节肠道中活性维生素A的水平，并保护微生物免受过度活跃的免疫反应。

布朗大学分子微生物学和免疫学助理教授Shipra Vaishnava表示，这一见解对于理解和治疗自身免疫性疾病和炎症性疾病可能非常重要。

“这些疾病中的许多都归因于免疫反应增强或免疫激活，但我们发现了一种新的方式，即肠道中的细菌可以抑制免疫反应，”Vaishnava说。“这项研究对于确定克罗恩病或其他炎症性肠病和维生素A缺乏症等自身免疫性疾病的治疗至关重要。”

这项研究发表在12月18日星期二的《免疫》杂志上。

老鼠和人类的微生物

Vaishnava说，肠道微生物群是由100万亿个细菌组成的生态系统，它们已经进化到在肠道的特殊条件下生活。这些细菌中的大多数不会伤害它们的宿主，但是它们是有帮助的。一个健康的微生物群，就像一个健康的森林，有许多物种共存，可以抵御敌对的入侵者——如致病菌或入侵物种。

在人类和小鼠中，细菌厚壁菌门和拟杆菌门占肠道微生物群落的大多数。研究人员发现，为了在调节宿主免疫系统中发挥作用，微生物群中的细菌会微调一种蛋白质的水平，这种蛋白质负责在宿主的胃肠道中将维生素A转化为活性形式。

Vaishnava的研究小组发现，厚壁菌门细菌，尤其是梭菌，可以减少肠道细胞中蛋白质的表达。Vaishnava说，蛋白质视黄醇脱氢酶7(Rdh7)将饮食中的维生素A转化为活性形式的视黄酸。研究小组发现，老鼠和男人常见的梭状芽孢杆菌也能促进肝脏中维生素A的储存。

Vaishnava预计，这些发现可以扩展到人类微生物组和宿主之间的相互作用。

研究人员预测，通过基因工程使肠道细胞中不含Rdh7的小鼠肠道组织中的视黄酸含量较少。具体来说，工程小鼠的内脏器官具有更少的免疫细胞，这些免疫细胞产生IL-22，这是一种重要的细胞信号，用于协调针对肠道细菌的抗菌反应。Vaishnava说，免疫系统的其他组成部分，如含免疫球蛋白A的细胞和两种类型的T细胞，与标准小鼠的相同，这表明Rdh7只对调节抗菌反应至关重要。

研究人员不知道Rdh7是如何被抑制的，但已知梭菌属细菌可以产生改变宿主基因表达的短链脂肪酸。Vaishnava表示，作为他们研究的下一步，研究小组将研究细菌如何调节Rdh7的表达，包括检测各种短链脂肪酸。

此外，该小组将进行研究，以了解为什么Rdh7抑制是必不可少的。他们正在研究小鼠的基因工程，使其在肠道细胞中始终表达Rdh7。Vaishnava想知道它如何影响小鼠微生物组，以及它是否会在小鼠中引起任何炎症或自身免疫性疾病样疾病。Vaishnava表示，他们还将探索由于细菌Rdh7的调节，肝脏中维生素A储存量增加的影响。

帮助人类健康。

研究人员表示，了解细菌如何调节免疫系统的反应对于解开克罗恩病等疾病的关键非常重要。

Vaishnava说，临床研究的数据表明，肠道炎症是宿主与其肠道微生物群之间相互作用中断的结果。

“维生素A在炎症中的作用取决于环境，很难将其分开，”Vaishnava说。“维生素A状态和维生素A代谢基因的变化与炎症性肠病一致，但我们不知道这是否会促进炎症。我们希望增加我们的发现——细菌可以调节维生素A在肠道中代谢或储存的方式——可以帮助澄清为什么这个领域会看到它所看到的东西。”

这些发现还可以为微生物组在解决维生素A缺乏症方面的重要性提供线索，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(世卫组织)的数据，大约三分之一的五岁以下儿童患有维生素A缺乏症。维生素A缺乏会削弱免疫系统，增加患传染病的风险。根据Vaishnava的说法，世界卫生组织在过去的25年中一直为处于危险中的儿童提供维生素A补充剂，但并没有像希望的那样成功。她补充说，这项研究表明，细菌是维生素A吸收和储存的重要组成部分，或许儿童需要使用肠道内正确的细菌组合，才能使维生素A补充剂最有效。

“我们饮食和肠道中的细菌与调节我们免疫细胞的行为密切相关，”Vaishnava说。“在分子水平上找出这些联系的作用，对于弄清楚我们如何利用饮食或细菌，或两者兼有，对炎症或传染病产生治疗效果非常重要。”

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