研究发现肠道微生物的胆汁代谢物能增强免疫细胞
一项路德维希癌症研究发现了一种新的方法,通过这种方法,小肠中的细菌菌落支持调节性T细胞的生成——抑制自身免疫反应和炎症的免疫细胞。该研究由路德维希MSK主任亚历山大·鲁登斯基领导,并在《科学》杂志上发表自然,证明了一种微生物代谢物——有机酸isodca——能促进结肠中免疫抑制免疫细胞的局部生成。这种局部产生的调节性T细胞(treg)有助于抑制慢性肠道炎症,这是结肠直肠癌的主要驱动因素。
虽然这项研究并没有直接说明癌症预防这也是为什么这项研究部分由路德维希和康拉德·n·希尔顿基金会(Conrad N. Hilton Foundation)于2015年发起的结肠癌预防和早期检测项目资助的原因。
“人们一直在考虑使用共生微生物来治疗结肠炎症疾病,”Rudensky说。“一种方法是开发一种由确定的微生物菌群制成的新型药物,这种药物将限制炎症,促进结肠健康,降低人类患结肠癌的风险。”在结肠内产生异odca和其他促进抗炎活性的代谢物的细菌联盟免疫细胞可能是这类干预措施的组成部分之一。”
肠道微生物对消化和新陈代谢至关重要,也支持从免疫调节到大脑发育等许多其他重要过程。作为treg方面的权威,Rudensky长期以来一直在探索共生细菌和treg之间的相互作用,treg主要在胸腺中成熟,但也可以由其他组织(尤其是肠道)中的前体细胞T细胞诱导。他已经证明,这些外围treg可以保护有益的肠道微生物免受免疫攻击,并抑制慢性肠道炎症。
“宿主和它的共生微生物群落之间有双向交流,宿主必须知道群落的组成,并对这些信息作出反应,”Rudensky说。“这意味着微生物群落和宿主免疫系统之间可能的交流方式是通过共生细菌的代谢产物,因为代谢支持是共生微生物向宿主提供的主要服务之一。”
被泵入肠道帮助消化脂肪的胆汁中,约有5%保留在肠道内,其中一些被代谢共生的细菌。Rudensky和他的同事们很好奇这种新陈代谢的副产品是否会影响局部免疫环境。为了找到答案,他们筛选了细菌代谢产生的胆汁酸的光谱,以研究treg产生的前体T细胞的共培养过程中胆汁酸的这种作用树突细胞,帮助指导treg的产生。
筛选结果显示,细菌胆汁代谢的两种产物-ω-MCA和isoodca -显著促进前体T细胞向外周treg的转化。Rudensky和他的同事专注于人肠道中更为丰富的异odca,他们发现胆汁酸的作用不是作用于前体T细胞,而是作用于树突状细胞。
他们发现,IsoDCA反对由胆汁酸树突状细胞的传感器,法尼样X受体(FXR)。这使树突安静了下来细胞“引发保护性免疫反应的基因的表达,将它们推入一种抗炎状态,在这种状态下它们驱动外周treg的产生。”
接下来,Rudensky和他的同事们在小鼠模型上进行了优雅的合成生物学实验,以确认他们的发现在生物学上的真实性。结果反映了细胞培养的结果。用改造过的细菌定植产生isoDCA的小鼠,其肠道内的外周treg比用同样的细菌定植的小鼠要多得多。使用另外两种类似的肠道细菌也得到了同样的结果。
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