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自然幽门螺杆菌导致肠胃炎新机制被发现

肠道微生物已经成为最热门的研究领域和各大药厂重点布局的方向之一。不同的肠道微生物可以对人的整体健康产生或好或坏的作用,然而同样具有致病潜力的“兼性病原体”(pathobionts)广泛寄生在不同的人身上,为什么只有少部分的人会遭受它们引发的慢性炎症的折磨呢?《自然》杂志最新上线的研究向我们揭示了其中奥秘,我们第一时间采访了本文的第一作者,趁热来和大家分享!

厉害的肠道微生物

肠道微生物(microbiota)对人体健康的影响作为生物科研和医疗领域最热门领域之一,已经被各大药厂作为重点布局的方向之一。人们逐渐意识到,胃肠道中寄生的不同菌群,可能是导致一系列慢性炎症(包括细菌所寄生的局部的炎症性肠病(inflammatoryboweldisease,IBD),甚至消化道以外的某些其它自身免疫疾病)的罪魁祸首。这一领域的全球市场在年约为万美元,而随后将成倍增长,可见了解肠道菌群的致病机理以及开发相应的调控方法将为非常多的慢性炎症并提供解决的策略。

图一,美国肠道菌群相关市场预测(来源:GrandviewResearch)

肠道微生物在学术圈已经“火”了很多年,在研究人员的努力下,越来越多种类的不同微生物被逐步研究,人们也找到了很多可能导致慢性炎症和自身免疫疾病的肠道微生物。有趣的是,这些潜在的致病微生物与传统意义的“病原体”(pathogen)颇为不同。在病原体的攻击之下,宿主一旦城防失陷,都将遭受或重或轻的病理损害。导致慢性炎症的微生物则不然,它们广泛存在于健康人体内,是健康人共生菌群的一部分,却只在特定条件下和易感基因及环境相互作用,诱发疾病。这些具有“双面性”的微生物被称作“兼性病原体”(pathobiont)。大家非常熟悉的兼性病原体莫过于幽门螺杆菌(helicobacterpylori)了:它可以诱发机体产生炎症反应,导致慢性胃炎,胃溃疡,甚至胃癌。

只要被幽门螺杆菌感染就会换上胃炎吗?其实是不会的。即使在美国,大概40%的人口都携带幽门螺杆菌。在发展中国家,携带人群甚至可能高达80%。然而只有不到十分之一的携带者,会在一生之中胃炎发作。也就是剩下90%的人即使被幽门螺杆菌寄生,机体却可以和细菌“和平相处”,免疫系统也不会诱发炎症反应。同样的细菌,为什么在有的人身上不会引起炎症呢?

病菌感染健康的寄主导致机体产生特殊的调节T细胞(Treg)维持稳态

研究人员应用幽门螺杆菌的近亲,主要寄生于小鼠大肠中的Helicobacterhepaticus(在此我们姑且称之为肝肠螺杆菌)作为模型,研究兼性病原体如何与健康宿主和平相处。他们发明了两套新的实验体系,用以追踪不同宿主体内特异识别肝肠螺杆菌的免疫T细胞,发现同样的细菌感染却产生了截然不同的免疫反应:在健康的宿主的肠道里,这些被肝肠螺杆菌激活的免疫T细胞居然大多数变成了抑制炎症产生的调节T细胞(Treg);而在患肠炎的宿主小鼠肠道中,同样的免疫T细胞最终却绝大多数变成了另一种功能相反、激活炎症反应的Th17!也就是说,面对同样的寄生细菌,不同宿主却可以产生功能完全不同的免疫细胞,对炎症的走向发挥截然相反的调控作用。

图二,健康宿主(Il10+/-)体内产生大量调节T细胞(Treg)

健康宿主不产生慢性炎症,靠的是不是就是这类兼性病原菌诱导产生的具有特殊功能的调节性T细胞(Treg)呢?研究进一步发现,通过敲除对这些细胞重要的蛋白c-Maf而特异性去除这部分细胞的产生,即使机体的其它调节T细胞(Treg)总数没有减少,这些小鼠的免疫系统稳态也被破坏。当c-Maf缺陷的小鼠不再能将识别兼性病原体的免疫T细胞“约束”为抑制炎症的调节性T细胞(Treg)时,那些T细胞则分化成为了促进炎症的Th17。用肝肠螺杆菌感染后5-6周,c-Maf缺陷小鼠肠道内大量积聚促进炎症的Th17细胞,并纷纷患上慢性肠炎。就此发现,这一类高表达c-Maf的调节T细胞(Treg)确实是防止携带兼性病原体的宿主患上慢性炎症的关键因素。

图三,敲除表达c-Maf的调节T细胞(Treg),宿主患上胃肠炎

发现了关键因素,妈妈再也不用怕我得胃肠炎了?

看到这里,读者们是不是好奇,找到了防止机体发生炎症的“大将”,是不是可以通过调控这些调节T细胞(Treg)来治疗炎症呢?文章最后也对此作出预测,基于此项发现,通过让没有潜在致病力的肠道微生物表达兼并病原体的抗原,从而激活这类调节T细胞(Treg)或许可以成为治疗肠道炎症的解决方案。

然而作者也谨慎的表示,这项研究目前主要还是基于健康的宿主如何与以多种螺杆菌(Helicobacterspecies)为代表的兼性病原体共处而不产生慢性炎症提供了解释,促进对肠道炎症的认识。在对这些生物学有更清楚的认识之前,冒然尝试治疗,或许是危险的。

原文:

c-MAF-dependentregulatoryTcellsmediateimmunologicaltolerancetoagutpathobiont.Xuetal.Nature

特别感谢原文作者徐墨对本文的指导和后续修改,确保信息准确又不乏生动

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