科學(xué)家早就知道，腸道內(nèi)的細(xì)菌，也稱為微生物組，可以為宿主提供各種有用的功能，例如在消化過(guò)程中分解膳食纖維，制造維生素K和B7。

然而，一項(xiàng)新的研究揭示了微生物組的另一個(gè)有用的作用。布朗大學(xué)的一組研究人員發(fā)現(xiàn)，在小鼠體內(nèi)，腸道微生物組可調(diào)節(jié)宿主的免疫系統(tǒng) - 因此，不是宿主的防御系統(tǒng)攻擊這些有益的細(xì)菌，細(xì)菌可以與免疫系統(tǒng)和平共存。

微生物組與免疫系統(tǒng)一起工作的訣竅是什么?維生素A - 細(xì)菌在腸道中溫和活性維生素A水平，保護(hù)微生物組免受過(guò)度活躍的免疫反應(yīng)。

布朗的分??子微生物學(xué)和免疫學(xué)助理教授Shipra Vaishnava說(shuō)，這種見(jiàn)解可能對(duì)于理解和治療自身免疫性疾病和炎癥性疾病非常重要。

“許多這些疾病都?xì)w因于免疫反應(yīng)增強(qiáng)或免疫激活，但我們發(fā)現(xiàn)了一種新的方式，即腸道中的細(xì)菌可以抑制免疫反應(yīng)，”Vaishnava說(shuō)。“這項(xiàng)研究對(duì)于確定自身免疫性疾病如克羅恩病或其他炎癥性腸病以及維生素A缺乏癥的治療方法至關(guān)重要。”

該研究于12月18日星期二在Immunity雜志上發(fā)表。

老鼠和男人的微生物

Vaishnava說(shuō)，腸道微生物組是一個(gè)由100萬(wàn)億個(gè)細(xì)菌組成的生態(tài)系統(tǒng)，這些細(xì)菌已經(jīng)進(jìn)化為生活在腸道的特殊條件下。絕大多數(shù)這些細(xì)菌不會(huì)傷害它們的宿主，但卻有幫助。一個(gè)健康的微生物組，就像一個(gè)健康的森林，有許多物種共存，可以抵御敵對(duì)的入侵者 - 如致病細(xì)菌或入侵物種。

在人類和小鼠中，門(mén)氏菌Firmicutes和Bacteroidetes占腸道微生物群落的大部分。研究人員發(fā)現(xiàn)，為了在調(diào)節(jié)宿主的免疫系統(tǒng)方面發(fā)揮作用，微生物組中的細(xì)菌會(huì)微調(diào)一種蛋白質(zhì)的水平，這種蛋白質(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的研究小組發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)irmicutes細(xì)菌，特別是梭菌屬的成員，可以減少腸道細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的表達(dá)。Vaishnava說(shuō)，蛋白質(zhì)視黃醇脫氫酶7(Rdh7)將膳食維生素A轉(zhuǎn)化為活性形式維甲酸。研究小組發(fā)現(xiàn)，小鼠和男性常見(jiàn)的梭菌屬細(xì)菌也會(huì)促進(jìn)肝臟中維生素A的儲(chǔ)存增加。

Vaishnava預(yù)計(jì)這些發(fā)現(xiàn)可以推廣到人類微生物組與宿主之間的相互作用。

研究人員預(yù)計(jì)，經(jīng)遺傳工程改造其腸道細(xì)胞中不含Rdh7的小鼠腸道組織中的視黃酸含量較少。具體而言，工程化小鼠的內(nèi)臟具有較少的免疫細(xì)胞，這些免疫細(xì)胞產(chǎn)生IL-22，IL-22是協(xié)調(diào)針對(duì)腸道細(xì)菌的抗微生物反應(yīng)的重要細(xì)胞信號(hào)。Vaishnava說(shuō)，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僅對(duì)調(diào)節(jié)抗菌反應(yīng)至關(guān)重要。

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(huì)產(chǎn)生改變宿主基因表達(dá)的短鏈脂肪酸。Vaishnava說(shuō)，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(cè)各種短鏈脂肪酸。

此外，該團(tuán)隊(duì)將進(jìn)行研究，以了解為什么Rdh7抑制是至關(guān)重要的。他們正致力于對(duì)小鼠進(jìn)行基因工程改造，以便始終在腸道細(xì)胞中表達(dá)Rdh7。Vaishnava希望了解它如何影響小鼠微生物組，以及它是否會(huì)導(dǎo)致小鼠的任何炎癥或自身免疫疾病狀況。Vaishnava說(shuō)，他們還將探討由于細(xì)菌Rdh7調(diào)節(jié)導(dǎo)致肝臟中維生素A儲(chǔ)存增加的影響。

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(duì)于解開(kāi)克羅恩病等疾病的關(guān)鍵非常重要。

Vaishnava說(shuō)，來(lái)自臨床研究的數(shù)據(jù)顯示腸道炎癥是宿主與其腸道微生物組之間相互作用中斷的結(jié)??果。

“維生素A在炎癥中的作用依賴于環(huán)境，很難分開(kāi)，”Vaishnava說(shuō)。“維生素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(huì)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的代謝方式腸道或儲(chǔ)存 - 可以幫助澄清為什么該領(lǐng)域正在看到它所看到的東西。“

這些發(fā)現(xiàn)還可以提供有關(guān)微生物組在解決維生素A缺乏癥中的重要性的線索，這一問(wèn)題在非洲和東南亞尤為普遍。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的數(shù)據(jù)，維生素A缺乏會(huì)影響大約三分之一的五歲以下兒童。維生素A缺乏會(huì)削弱免疫系統(tǒng)并增加傳染病的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)Vaishnava的說(shuō)法，過(guò)去25年來(lái)，世界衛(wèi)生組織一直在為有風(fēng)險(xiǎn)的兒童提供維生素A補(bǔ)充劑，但它并沒(méi)有像希望的那樣成功。她補(bǔ)充說(shuō)，這項(xiàng)研究表明，細(xì)菌是維生素A吸收和儲(chǔ)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。

“我們的飲食和腸道中的細(xì)菌都與調(diào)節(jié)我們的免疫細(xì)胞的行為有著緊密的聯(lián)系，”Vaishnava說(shuō)。“找出這些聯(lián)系在分子水平上的作用對(duì)于弄清楚我們?nèi)绾问褂蔑嬍郴蚣?xì)菌，或兩者兼而有之，對(duì)炎癥或傳染病具有治療效果非常重要。”