小鼠和人的微生物群

科学家们早就知道，肠道中的细菌，也称为微生物组，可以为宿主提供各种有用的功能，例如在消化过程中分解膳食纤维，制造维生素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，在小鼠体内，肠道微生物组可以调节宿主的免疫系统 - 因此，不是宿主的防御系统攻击这些有益的细菌，细菌可以与免疫系统和平共存。

微生物组与免疫系统一起工作的诀窍是什么?维生素A - 细菌在肠道中温和活性维生素A水平，保护微生物组免受过度活跃的免疫反应。

布朗的分​​子微生物学和免疫学助理教授Shipra Vaishnava说，这种见解可能对于理解和治疗自身免疫性疾病和炎症性疾病非常重要。

“许多这些疾病都归因于免疫反应或免疫激活增加，但我们发现了一种新的方式，即肠道中的细菌可以抑制免疫反应，”Vaishnava说。“这项研究对于确定自身免疫性疾病如克罗恩病或其他炎症性肠病以及维生素A缺乏症的治疗方法至关重要。”

该研究于12月18日星期二在Immunity杂志上发表。

老鼠和男人的微生物

Vaishnava说，肠道微生物组是一个由100万亿个细菌组成的生态系统，它们已经进化为生活在肠道的特殊条件下。绝大多数这些细菌是有益的而不是有害的。一个健康的微生物组，就像一个健康的森林，有许多物种共存在一起，可以抵御敌对的入侵者 - 如引起疾病的细菌或入侵物种。

在人类和小鼠中，门氏菌Firmicutes和Bacteroidetes占肠道微生物群落的大部分。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一种蛋白质的水平，这种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的研究小组发现，Firmicutes细菌，特别是梭菌属的成员，可以减少蛋白质在肠道细胞内的表达。Vaishnava说，蛋白质，视黄醇脱氢酶7(Rdh7)将膳食维生素A转化为活性形式维甲酸。研究小组发现，小鼠和男性常见的梭菌属细菌也会促进肝脏中维生素A的储存。

Vaishnava预计这些发现可以推广到人类微生物组与宿主之间的相互作用。

研究人员预计，经过基因工程改造，肠道细胞中不含Rdh7的小鼠肠道组织中的视黄酸含量较低。具体而言，工程小鼠的内脏具有较少的免疫细胞，这些免疫细胞产生IL-22，IL-22是协调针对肠道细菌的抗微生物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仅对调节抗菌反应至关重要。

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改变宿主基因表达的短链脂肪酸。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，以了解为什么Rdh7抑制是至关重要的。他们正致力于对小鼠进行基因工程改造，以便始终在肠道细胞中表达Rdh7。Vaishnava希望了解它如何影响小鼠微生物组，以及它是否会导致小鼠的任何炎症或自身免疫疾病样病症。Vaishnava说，他们还将探讨由于细菌Rdh7调节导致肝脏中维生素A储存增加的影响。

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开克罗恩病等疾病的关键非常重要。

Vaishnava说，来自临床研究的数据显示，肠道炎症是宿主与肠道微生物组之间相互作用中断的结​​果。

“维生素A在炎症中的作用是依赖于环境的，并且很难分开，”Vaishnava说。“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在肠道或储存中的代谢方式 - 可以帮助澄清为什么该领域正在看到它所看到的东西。“

这些发现还可以提供关于微生物组解决维生素A缺乏的重要性的线索，这一问题在非洲和东南亚尤为普遍。

根据世界卫生组织(WHO)的数据，维生素A缺乏会影响大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，增加传染病的风险。根据Vaishnava的说法，过去25年来，世界卫生组织一直在为有风险的儿童提供维生素A补充剂，但它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内正确组合细菌才能使维生素A补充剂最有效。

“我们的饮食和肠道中的细菌都与调节我们的免疫细胞行为有着密切的联系，”Vaishnava说。“找出这些链接在分子水平上的含义对于弄清楚如何使用饮食或细菌或两者共同对炎症或传染病产生治疗效果非常重要。”