肠道菌群调节肠道免疫系统

科学家们早就知道，肠道细菌，也称为微生物组，可以为宿主提供各种有用的功能，例如分解膳食纤维，在消化过程中产生维生素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作用。布朗大学的一组研究人员发现，在老鼠体内，肠道微生物群可以调节宿主的免疫系统——因此，细菌可以与免疫系统和平共处，而不是宿主的防御系统攻击这些有益菌。

与免疫系统合作的秘诀是什么？维生素A-细菌调节肠道中活性维生素A的水平，保护微生物区系免受过度活跃的免疫反应。

布朗所在科室的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。

Vaishnava说：“这些疾病很多都是由于免疫反应增强或免疫激活，但我们发现了一种新的方法，即肠道中的细菌可以抑制免疫反应。“这项研究对于确定克罗恩病或其他炎症性肠病等自身免疫性疾病以及维生素A缺乏症的治疗非常重要。”

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，这些细菌已经进化到在肠道的特殊条件下生存。这些细菌大多数不会伤害它们的宿主，但它们是有帮助的。一个健康的微生物群落，就像一片健康的森林，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，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，为了在调节宿主的免疫系统中发挥作用，微生物组中的细菌会微调蛋白质的水平，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的研究团队发现，厚壁菌属细菌，尤其是梭菌属的成员，可以降低肠道细胞中蛋白质的表达。Vaishnava说，蛋白质视黄醇脱氢酶7(Rdh7)将膳食维生素A转化为活性视黄酸。研究小组发现，梭状芽孢杆菌，一种常见于小鼠和男性的细菌，也能促进维生素A在肝脏中的储存。

Vaishnava希望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。

研究人员预计，其肠道细胞被基因工程改造成不含Rdh7的小鼠的肠道组织将含有较少的视黄酸。具体来说，工程小鼠的内脏器官中产生白细胞介素-22的免疫细胞较少，而白细胞介素-22是协调抗肠道细菌抗菌反应的重要细胞信号。Vaishnava说，免疫系统的其他成分，如含免疫球蛋白A的细胞和两种类型的T细胞，与标准小鼠相同，这表明Rdh7只是调节抗菌反应所必需的。

研究人员并不确切知道Rdh7是如何被抑制的，但已知梭菌属细菌会产生短链脂肪酸，从而改变宿主基因的表达。Vaishnava说，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，该团队将进行研究，以了解抑制Rdh7为何至关重要。他们正致力于对小鼠进行基因工程改造，使其始终在肠道细胞中表达Rdh7。Vaishnava想知道它如何影响小鼠微生物群，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说，他们还将探索调节细菌Rdh7对增加肝脏中维生素A储存的影响。

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决克罗恩病和其他疾病的关键问题非常重要。

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相互作用中断的结果。

Vaishnava说：“维生素A在炎症中的作用取决于环境，很难分离。“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的代谢、肠道或储存——以帮助澄清为什么这个领域正在看到它所看到的。”

这些发现也可以为微生物在解决维生素A缺乏症中的重要性提供线索，维生素A缺乏症在非洲和东南亚尤为常见。

根据世界卫生组织(WHO)的数据，维生素A缺乏会影响约三分之一的五岁以下儿童。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25年里一直在为有风险的儿童提供维生素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，也许儿童需要在肠道中使用正确的细菌组合，才能使维生素A补充剂最有效。

Vaishnava说：“我们的饮食和肠道细菌与调节我们免疫细胞的行为密切相关。“在分子水平上找出这些环节的作用，对于发现我们如何利用饮食或细菌，或者两者兼而有之来治疗炎症或传染病，是非常重要的。”

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