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      Nature揭示:身體如何與腸道有益菌建立健康關系

      發布日期:2021-05-14
        我們和我們的腸道微生物組(菌群)共同進化出一種互惠互利的關系,這是一種非常復雜的關系。雖然人類宿主為細菌提供了友好的環境,細菌為宿主提供包括營養供給和防止病原體感染等許多有益功能,然而,維持這種關系卻需要謹慎的免疫平衡:既要將共生微生物控制在局部,還要同時限制炎癥反應。因為,一旦某些細菌進入它們不應該出現的組織或器官,即使是好細菌也會產生壞影響。

        北京時間5月13日,發表在國際頂級學術期刊《Nature》上的一項最新研究中,來自美國紐約紀念斯隆凱特琳癌癥中心領導的研究團隊揭示了機體是如何保持這種平衡關系的。該研究表明,生命早期是免疫系統學會識別腸道細菌并建立監控機制的一個關鍵時期。當這些機制存在缺陷時,免疫系統就會在錯誤的地方攻擊有益細菌,引發慢性炎癥,這也是導致炎癥性腸病的原因。

        此前,關于免疫T細胞對腸道細菌的抗原特異性識別已有報道。盡管局部環境決定了效應細胞的分化,但尚不清楚胸腺中微生物群特異性T細胞是如何培養的。

        在這項研究中,研究人員試圖了解機體如何與細菌保持健康關系,并從中發現了腸道菌群如何塑造發育中的免疫系統。生命早期定植在腸道中的樹突狀細胞會長途跋涉,將捕獲的微生物抗原從腸道運送到胸腺。

        胸腺位于胸骨柄后方的前縱隔上部,是一個負責 "教育 "免疫T細胞的腺體。運送來的微生物抗原誘導胸腺產生針對微生物組的T細胞。

        然后,T細胞離開胸腺,進入淋巴結、腸道和其他部位,以保持對細菌的控制。這樣一來,發育中的微生物組形成并擴展了胸腺和外周T細胞庫,從而增強了對腸道微生物和病原體的識別。

        在人類生命的前三年,腸道菌群的組成逐漸穩定,幾乎與成人的相似。這相當于T細胞庫的一個擴展期。

        研究人員通過在小鼠腸道中植入某種細菌來確定這一過程。他們發現,胸腺產生了特異性識別這些細菌的T細胞。然而,這是如何發生的還不得而知。

        從胸腺和淋巴結的細菌中找到DNA是細菌遷移到這些部位的第一個線索。為了追蹤它們的軌跡,研究人員使用了經過特殊設計的小鼠,這些小鼠的細胞在暴露于激光后會發出紅色的熒光。在光激活后的兩天里,紅色的腸細胞最終到達胸腺、淋巴結和脾臟。而且研究人員發現,這些過程在小鼠出生后的前幾周內是強勁的,但在其成年后明顯減弱。

        研究共同通訊作者、猶他大學醫學院病理學系副教授Matthew Bettini說:“我們的研究挑戰了之前的假設,即潛在病原體對胸腺中發育的免疫細胞沒有影響。相反,我們看到胸腺有機會從這些細菌中學習。盡管這些決定T細胞類型的事件發生在生命早期,但它們在生命后期會產生更大的影響。”

        這一觀點很明顯,因為研究人員發現,靶向有益細菌的T細胞同時也可以防御與之密切相關的有害細菌。幼年時攜帶大腸桿菌的小鼠在生命后期感染致死劑量沙門氏菌后存活的幾率是其他小鼠的六倍多。研究結果表明,建立對微生物組的免疫力也可以增強機體對尚未遇到的有害細菌的保護。

        從我們出生的那一刻起,我們的免疫系統就建立起來了,在這一過程中,它會盡可能多地學習識別有益菌和有害菌。這項研究表明,腸道菌群有一個進入免疫“教育”過程的窗口期。這為設計能在早期影響免疫系統軌跡的療法開辟了可能性。

        研究人員說,深入研究機體與微生物組之間的這些早期交流,就會發現從一開始就啟動免疫系統是多么重要。這種對免疫T細胞的早期教育對于迅速培養出廣泛的免疫細胞庫來保護身體是絕對必要的。

        Bettini說:“我們研究結果可能會擴展到某些領域,在這些領域中,某些細菌被發現對其他疾病具有保護性或致病性,比如1型和2型糖尿病。接下來,我們將要了解細菌暴露和T細胞發育的窗口期在引發這些疾病方面是否也很重要?”

      論文鏈接:

      https://www.nature.com/articles/s41586-021-03531-1


       來源:網絡

       
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