感染

肠道免疫细胞需要“糖”来激活抗感染反应

作者:佚名 来源:MedSci梅斯 日期:2022-08-18
导读

         近几十年来,肠道疾病的发病率在全球范围内稳步上升。虽然广泛的研究提出饮食和肠道菌群的改变在其中发挥了主要作用,如:高糖高脂肪饮食会破坏肠道生态,增加炎症水平,以及饮食干预可以改善炎症性肠病等肠道相关疾病的结果;此外,病原微生物、共生微生物以及食物颗粒经常会挑战肠上皮屏障的完整性,但导致疾病的机制仍难以捉摸。 2022年8月15日,发表在《美国国家科学院院刊(PNAS)》上的一项最新研究中,来自里

关键字:  抗感染反应 

        近几十年来,肠道疾病的发病率在全球范围内稳步上升。虽然广泛的研究提出饮食和肠道菌群的改变在其中发挥了主要作用,如:高糖高脂肪饮食会破坏肠道生态,增加炎症水平,以及饮食干预可以改善炎症性肠病等肠道相关疾病的结果;此外,病原微生物、共生微生物以及食物颗粒经常会挑战肠上皮屏障的完整性,但导致疾病的机制仍难以捉摸。

        2022年8月15日,发表在《美国国家科学院院刊(PNAS)》上的一项最新研究中,来自里斯本大学领导的研究团队从肠道免疫细胞的代谢物入手。他们发现肠组织驻留淋巴细胞的激活依赖其环境中葡萄糖的可用性。适量的葡萄糖可以调节这些免疫细胞的活性,以帮助宿主更快速清除肠道内的感染。该研究强调了均衡饮食对健康免疫反应的重要性,并为治疗炎症性肠道疾病提供了新的见解。

        细胞代谢是一系列复杂的化学反应。为了维持生命,它们会根据局部环境的变化来调整代谢可用性,如饮食摄入;而代谢过程又与特定的细胞功能相关。这些功能会随着所需代谢物的可用性发生改变。如今,代谢紊乱在世界范围内日益流行,导致人体免疫功能变差,疾病丛生。

        淋巴细胞是体积最小的免疫细胞,主要存在于循环的淋巴液中,它们是机体免疫应答功能的重要组成部分。循环中的淋巴细胞一生中大部分时间都在淋巴结中度过,那里有大量的可用能量。就好像是一个24小时的自助餐餐厅。这些细胞可以随时“饱餐一顿”,甚至在离开淋巴结去到全身循环时还要“打包一份食物”。

        然而,还有一组驻留在肠道组织的淋巴细胞,即肠上皮内淋巴细胞(IEL),这个最丰富的免疫细胞群表达共受体CD8。

        肠上皮屏障是微生物入侵的关卡。为了避免病原体的传播或异常激活(导致炎症性肠病等疾病),通常需要强大且经过精准调控的免疫反应。然而,肠上皮内淋巴细胞可没有循环淋巴细胞那样的“待遇”,但却担负着维持肠道屏障,保护宿主免受病原菌入侵,以及调节组织稳态和耐受性的重任。那么,肠道内的这些免疫细胞是如何做到的呢?

        在这项新研究中,研究人员发现,肠上皮内淋巴细胞虽然保持在代谢活性受限和半激活状态下,但依然能很好地适应肠道环境。这些细胞比循环淋巴细胞能更快地产生能量,它们的活性直接受其环境中的代谢物(尤其是葡萄糖)的可用性调节。肠上皮内淋巴细胞会迅速吸收可用的葡萄糖,并随后生成丙酮酸盐,这种分子被用来产生能量。

        在循环细胞中,外源葡萄糖会增加糖酵解和氧化磷酸化(OXPHOS),进而释放了肠上皮内淋巴细胞的代谢能力。

        为了测试葡萄糖是否在对感染的免疫反应中发挥作用,研究人员使用了小鼠肠道感染模型。他们发现,在小鼠模型中,葡萄糖的局部可用性激活了肠上皮内淋巴细胞,从而更快速地清除了肠道寄生虫感染。此外,循环淋巴细胞的免疫激活与额外的葡萄糖无关。

        这些结果表明,组织驻留淋巴细胞适应了它们的生存环境,其环境中的代谢物(尤其是葡萄糖)被用来调节对感染的反应。在存在炎症的情况下,葡萄糖通过糖酵解和相互依赖的氧化磷酸化刺激,导致组织驻留淋巴细胞被完全激活并发挥重要的抗菌活性。此外,通过增加饮食中的葡萄糖含量,可以增加肠上内皮淋巴细胞的活性和功能,这也为治疗提供了新的见解。反之,抑制葡萄糖代谢或重要的调节因子mTOR(雷帕霉素的靶点)会降低肠道免疫保护。

        研究人员表示,一般的免疫抑制疗法都存在风险。因此,进一步了解道组织免疫细胞的激活要求,将提供对抗炎症性肠病等疾病的治疗潜力。此外,淋巴细胞调节肠道对营养感知反应的研究指出,高糖或高脂肪饮食会影响肠上皮内淋巴细胞的全身代谢反应,进而影响了宿主代谢健康。饮食均衡对健康的重要性可见一斑。

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