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《Nature》、《JCEM》揭示肠道菌群同免疫、代谢联系!

作者:佚名 来源:转化医学网 日期:2018-02-13
导读

          人体的肠道中居住着数不清的菌落,被人们称为肠道菌群。大多数情况下,肠道菌群可以和人类友好共存。但仍有一部分可能与我们的某些疾病有关,所以近年来科学家们都致力于研究肠道菌群与人体健康的关系,该领域硕果累累。而近日,又有两篇肠道菌群的重磅研究相继问世。

关键字:  肠道菌群 

        人体的肠道中居住着数不清的菌落,被人们称为肠道菌群。大多数情况下,肠道菌群可以和人类友好共存。但仍有一部分可能与我们的某些疾病有关,所以近年来科学家们都致力于研究肠道菌群与人体健康的关系,该领域硕果累累。而近日,又有两篇肠道菌群的重磅研究相继问世。

        人体肠道内寄生着10万亿个细菌,它们能影响体重和消化能力、抵御感染和自体免疫疾病的患病风险,还能控制人体对癌症治疗药物的反应。随着我们的不断深入和探索,肠道菌群的秘密逐渐浮出水面。

        就在本周,《Nature》又有新研究揭示了免疫系统如何以不同的形式参与人体肠道菌群和脂质代谢。于此同时,《JCEM》(The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism)也报道了肠道菌群与多囊卵巢综合征的关系。

1.《JCEM》多囊卵巢综合征患者体内肠道菌群数量较少或与雄激素有关

        多囊卵巢综合征(PCOS)是一种女性常见激素类疾病,通常会导致不孕不育和代谢类疾病如糖尿病和心脏病。而加州大学圣地亚哥医学院的研究人员最近发现PCOS患者往往比正常人拥有更少的肠道细菌。

        最近这项研究以“Gut Microbial Diversity in Women with Polycystic Ovary Syndrome Correlates with Hyperandrogenism”为题发表在了《JCEM》上。

        研究人员共检查了73名PCOS患者,48名未患PCOS的女性及42名虽有多囊卵巢但没有其病症的女性的粪便拭子。

        三者两两对比后发现,PCOS女性的肠道细菌数量往往较少,在圣地亚哥加州大学医学院的生殖医学系的高级研究员Varykina Thackray博士说,这种趋势似乎与睾丸激素水平升高有关。

        与此同时,研究小组还发现,PCOS患者体内肠道菌群的种类最少,正常女性的肠道菌群种类最多,而有多囊卵巢但没有PCOS的女性体内的肠道菌群的种类位于两者之间。

        肠道菌群的数目是否有助于PCOS的发展;肠道菌群是否为治疗该疾病提供了潜在的途径等都仍需更多的研究来给予确认。

        而Thackray博士下一步的研究将计划用睾酮阻断剂或口服避孕药治疗PCOS是否能够恢复肠道微生物群。

2.《Nature》免疫反应如何确定肠道菌群和人体内代谢之间的稳态

        随着肠道菌群的研究开始深入,我们开始了解肠道菌群和人类的淋巴细胞之间的调节机制。

        这篇发表在《Nature》上面名为“Innate and adaptive lymphocytes sequentially shape the gut microbiota and lipid metabolism”的文章,为我们揭示了免疫系统如何以不同的形式参与人体肠道菌群和脂质代谢。

        为了研究微生物环境中原位和适应性免疫细胞的状态和活性,研究人员使用了定量多重性免疫组化。并主要研究具有完整(野生型)或适应性淋巴细胞缺陷(Rag1 - / - )免疫系统的动物在特定的无病原体条件下远端小肠中磷酸化的STAT3(pSTAT3)存在和分布的情况。

        而研究结果显示:STAT3在ILC3和IECs中的磷酸化是由微生物引起的信号传导引起的,而定义的微生物例如SFB在Rag1 - / - 小鼠的这种信号传导中起主要作用。

        此外,IL-23和IL-22作为功能性连接的细胞因子,分别在ILC3和IECs中具有诱导pSTAT3的潜力。因此通过对pSTAT3的检测,研究人员发现,IL-23和IL-22构成了一个涉及ILC3的通路,并且在缺乏适应性免疫系统的动物的IEC中产生强信号。

        虽然这种电路以前曾报道过Rag1缺陷小鼠的病原体感染,但这些新的发现表明,ILC3和IECs在无适应性免疫的情况下被共生菌群牢固地持续激活。

        同时,研究还表明在个体发育过程中,先天性淋巴细胞在适应性系统充分发育之前就已经起作用。新出现的适应性反应在很大程度上沉默了ILC反应,并建立了非炎性共栖的稳态。

        在缺乏适应性免疫的情况下,大多数细菌(包括SFB)在Rag1 - / - 小鼠中增加。然而,在缺少STAT3激活的情况下,Il23a - / - Rag1 - / - 小鼠的SFB丰度进一步增加。

        尽管先天性和适应性淋巴细胞控制了SFB的数量,但扫描电子显微镜显示SFB具有显着不同的形态适应性淋巴细胞存在。在Rag1 - / - 小鼠的回肠中,活化的ILC3s阻止SFB发展成长丝状形式,并且适应性淋巴细胞限制附着于上皮细胞的SFB的数量。

        这说明,先天性和适应性淋巴细胞采取不同策略来调节在这些条件,适应性淋巴细胞的活性优于先天性淋巴细胞的活性。

        通过对来自共栖野生型,Rag1 - / - 和Tcra - / - 小鼠以及单独饲养的Tcra - / - 小鼠的回肠进行的全组织RNA测序分析及定量实时PCR分析,研究人员发现在缺乏适应性淋巴细胞的情况下,尽管ILC能够抑制微生物群落,但它们的持续活化导致异常的脂质处理和组织内稳态。

        参考文献:

        1.Lack of Microbial Diversity Linked to Polycystic Ovary Syndrome.

        2.Pedro J Torres, Martyna Siakowska, Beata Banaszewska, etal. Gut Microbial Diversity in Women with Polycystic Ovary Syndrome Correlates with Hyperandrogenism. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, jc.2017-02153.

        3.Kairui Mao, Antonio P. Baptista, Samira Tamoutounour, Lenan Zhuang, Nicolas Bouladoux, Andrew J. Martins,Yuefeng Huang. Innate and adaptive lymphocytes sequentially shape the gut microbiota and lipid metabolism.

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