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

然而，一項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)，在小鼠體內(nèi)，腸道微生物組可以調(diào)節(jié)宿主的免疫系統(tǒng) - 因此，不是宿主的防御系統(tǒng)攻擊這些有益的細菌，細菌可以與免疫系統(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 - 細菌在腸道中溫和活性維生素A水平，保護微生物組免受過度活躍的免疫反應(yīng)。

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

“許多這些疾病都歸因于免疫反應(yīng)或免疫激活增加，但我們發(fā)現(xiàn)了一種新的方式，即腸道中的細菌可以抑制免疫反應(yīng)，”Vaishnava說。“這項研究對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，腸道微生物組是一個由100萬億個細菌組成的生態(tài)系統(tǒng)，它們已經(jīng)進化為生活在腸道的特殊條件下。絕大多數(shù)這些細菌不會傷害它們的宿主，但卻有幫助。一個健康的微生物組，就像一個健康的森林，有許多物種共存，可以抵御敵對的入侵者 - 如致病細菌或入侵物種。

在人類和小鼠中，門氏菌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)中發(fā)揮作用，微生物組中的細菌會微調(diào)一種蛋白質(zhì)的水平，這種蛋白質(zhì)負責(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細菌，特別是梭菌屬的成員，可以減少蛋白質(zhì)在腸道細胞內(nèi)的表達。Vaishnava說，蛋白質(zhì)，視黃醇脫氫酶7(Rdh7)將膳食維生素A轉(zhuǎn)化為活性形式維甲酸。研究小組發(fā)現(xiàn)，小鼠和男性常見的梭菌屬細菌也會促進肝臟中維生素A的儲存。

Vaishnava預(yù)計這些發(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，經(jīng)過基因工程改造，腸道細胞中不含Rdh7的小鼠腸道組織中的視黃酸含量較低。具體而言，工程化小鼠的內(nèi)臟具有較少的免疫細胞，這些免疫細胞產(chǎn)生IL-22，IL-22是協(xié)調(diào)針對腸道細菌的抗微生物反應(yīng)的重要細胞信號。Vaishnava說，免疫系統(tǒng)的其他成分，如含免疫球蛋白A的細胞和兩種類型的T細胞與標(biāo)準小鼠相同，這表明Rdh7僅對調(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，但已知梭菌屬細菌會產(chǎn)生改變宿主基因表達的短鏈脂肪酸。Vaishnava說，作為他們研究的下一步，研究小組將研究細菌如何調(diào)節(jié)Rdh7的表達，包括檢測各種短鏈脂肪酸。

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

幫助人類健康

研究人員表示，了解細菌如何調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的反應(yīng)對解開克羅恩病等疾病的關(guān)鍵非常重要。

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

“維生素A在炎癥中的作用是依賴于環(huán)境的，并且很難分開，”Vaishnava說。“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促進炎癥。我們希望增加我們的發(fā)現(xiàn) - 細菌可以調(diào)節(jié)維生素A的代謝方式腸道或儲存 - 可以幫助澄清為什么該領(lǐng)域正在看到它所看到的。“

這些發(fā)現(xiàn)還可以提供關(guān)于微生物組解決維生素A缺乏的重要性的線索，這一問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缺乏會影響大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)，增加傳染病的風(fēng)險。根據(jù)Vaishnava的說法，過去25年來，世界衛(wèi)生組織一直在為有風(fēng)險的兒童提供維生素A補充劑，但它并沒有像希望的那樣成功。她補充說，這項研究表明，細菌是維生素A吸收和儲存的重要組成部分，也許兒童需要在腸道內(nèi)正確組合細菌才能使維生素A補充劑最有效。

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