Science揭秘腸道菌的“智慧”，借助免疫系統(tǒng)“安居樂(lè)業(yè)”

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哺乳動(dòng)物的腸道溫暖、濕潤(rùn)且營(yíng)養(yǎng)豐富，是細(xì)菌們生長(zhǎng)的*環(huán)境。它們集聚于此，并發(fā)揮著重要的功能，包括食物消化、營(yíng)養(yǎng)吸收、免疫防御等?？茖W(xué)家們一直試圖弄清楚腸道微生物與宿主保持和諧關(guān)系的機(jī)制。

5月3日，《Science》期刊發(fā)表了以“Gut microbiota utilize immunoglobulin A for mucosal colonization”為題的文章，揭示免疫球蛋白（IgA）是幫助腸道細(xì)菌“定居”腸道的關(guān)鍵。

來(lái)自于加州理工學(xué)院的微生物學(xué)家Sarkis Mazmanian和團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌會(huì)誘導(dǎo)IgA蛋白覆蓋其表面，從而確保自身進(jìn)入腸道黏液層，成為腸道菌群的穩(wěn)定組成。

DOI: 10.1126/science.aaq0926

免疫球蛋白A

IgAzui初發(fā)現(xiàn)于50年前，是機(jī)體分泌zui多的抗體之一，負(fù)責(zé)防御病原體入侵。人類每天生成3-5g IgA抗體，約占機(jī)體抗體總表達(dá)量的75%。日本RIKEN Yokohama研究所的免疫學(xué)家Sidonia Fagarasan曾在2002年揭示IgA蛋白會(huì)幫助某些細(xì)菌生存，而不是消除它們。他認(rèn)為，細(xì)菌與免疫系統(tǒng)之間的“對(duì)話”可能影響著多種生理過(guò)程。

我們都知道，母乳中含有豐富的IgA蛋白?？紤]到IgA水平低的小鼠體內(nèi)依然存在有異常的微生物，F(xiàn)agarasan推測(cè)，IgA行使著維持體內(nèi)細(xì)菌平衡的職責(zé)。

An electron microscopy image of a section of the mouse gut, showing B. fragilis aggregating close to the epithelial cells that make up the lining of the gut. Credit: Mazmanian laboratory

研究

Sarkis Mazmanian團(tuán)隊(duì)一直試圖了解腸道細(xì)菌Bacteroides fragilis（B. fragilis，與減輕結(jié)腸炎、多發(fā)性硬化癥甚至于孤獨(dú)癥有關(guān)）在不斷變化的腸道環(huán)境中*存在的機(jī)制。

通過(guò)一系列研究，Sarkis Mazmanian團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，免疫球蛋白A是關(guān)鍵。他們發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌表面表達(dá)有能夠與大量IgA結(jié)合的糖分子。通常，IgA會(huì)包裹住病原體進(jìn)而消滅它們。但是現(xiàn)在，IgA的覆蓋能夠促使細(xì)菌聚集在腸壁，進(jìn)入黏液層，zui終在腸道中“安居樂(lè)業(yè)”。一旦缺乏免疫球蛋白A，微生物將無(wú)法在腸道中*寄居。

為進(jìn)一步證實(shí)IgA的功能，研究團(tuán)隊(duì)利用基因工程技術(shù)改造獲得無(wú)法表達(dá)IgA的小鼠（在無(wú)菌環(huán)境中培養(yǎng)）。當(dāng)給小鼠添加B. fragilis細(xì)菌后，只有正常表達(dá)IgA的小鼠腸道中會(huì)檢測(cè)到B. fragilis，而不表達(dá)IgA的突變小鼠腸道則沒(méi)有B. fragilis*存在。

除了B. fragilis，研究人員發(fā)現(xiàn)，還有一些細(xì)菌同樣受IgA蛋白影響。“這些結(jié)果展現(xiàn)了人類與微生物協(xié)同進(jìn)化的細(xì)節(jié)。” Mazmanian解釋道，“除了抵抗病原體的入侵，免疫球蛋白A可能還負(fù)責(zé)腸道菌群的共生。”

責(zé)編：悠然

參考資料：

By wrapping itself in antibodies, this bacterium may become a stable, beneficial part of the gut

A gut bacterium's guide to building a microbiome