Nature惊人发现，免疫细胞衰老受微生物组调控

人类消化道中居住着大量的微生物，它们被统称为肠道微生物组。Albert Einstein医学院的科学家们发现，微生物组能够调控中性粒细胞的老化，这项研究发表在九月十六日的Nature杂志上。

　　

生物通报道：人类消化道中居住着大量的微生物，它们被统称为肠道微生物组。肠道微生物组在人类代谢食物、抵御感染和应答药物等过程中起到了重要的作用。许多人类疾病都与微生物组失衡有关。

Albert Einstein医学院的科学家们发现，微生物组能够调控中性粒细胞的老化，这项研究发表在九月十六日的Nature杂志上。

研究人员指出，用抗生素清除微生物组可以防止镰状细胞病（SCD）中的急性镰状细胞危象。这种策略还能有效避免SCD的慢性并发症，比如器官衰竭。这项研究不仅对治疗SCD很有意义，也为脓毒性休克等其它炎症性血液病带来了新的启示。

SCD是一种遗传性血液病，往往会造成严重的身体疼痛和虚弱乏力。红细胞在正常情况下呈圆盘状，但SCD遗传变异使红细胞变成了新月一般的镰刀形。这些镰状红细胞具有粘性，容易堵塞血管，阻碍血流和氧输送，损伤包括脾、肝和肾在内的重要器官。

这项研究的领导者是Albert Einstein医学院的Paul Frenette教授。早在2002年Dr. Frenette就曾发现，镰状红细胞结合了黏附在血管壁上的中性粒细胞，最终导致SCD中的血管堵塞。中性粒细胞是血液中最常见的一种白细胞，占白细胞比例的50%-70%，负责免疫系统的一线防御。（延伸阅读：Cell子刊：癌症中亦正亦邪的免疫细胞）

“此前的研究显示，有些中性粒细胞处于静息状态，有些中性粒细胞却在积极地促进炎症。虽然活跃的中性粒细胞可以攻击细菌，但它们也会捕获镰状红细胞。我们想知道的是，中性粒细胞的年龄是否会影响它们的活性，”Dr. Frenette说。

研究人员通过不同的表面蛋白来判断中性粒细胞的活性和年龄。他们发现，中性粒细胞在血液循环中逐渐老化，同时也越来越活跃。而且促使中性粒细胞老化的信号，来自于机体的微生物组。

研究显示，微生物组生产的化合物能够跨越肠屏障进入血流，使机体形成老化的、过度活跃的中性粒细胞。“我们意识到，用抗生素去除这些微生物有助于对抗SCD。”

研究人员在小鼠SCD模型中进行了研究。他们发现，SCD小鼠的老化中性粒细胞是健康小鼠的五倍。用抗生素清除SCD小鼠的微生物组，可以显著减少中性粒细胞，而不影响其它白细胞（单核细胞、T细胞和B细胞）。此外，抗生素处理还能防止镰状细胞危象，降低中性粒细胞和红细胞之间的互作，改善局部血流和小鼠生存情况。

“抗生素对慢性组织损伤的效果，令我们最为振奋，”Dr. Frenette说。“抗生素可以显著抑制SCD小鼠的脾脏增大和肝脏损伤（包括炎症、瘢痕形成和组织死亡）。这是首次通过治疗成功改善SCD中的毁灭性器官损伤，”Dr. Frenette说。

随后，研究人员还对脓毒性休克进行了研究。脓毒性休克是指由于脓毒症引起的休克，也被称为感染性休克。在这种疾病中，促炎症的活性中性粒细胞也起到了重要的作用。研究人员给对照小鼠和去除了微生物组的小鼠注射一种致命的细菌毒素。研究显示，对照小鼠体内的中性粒细胞出现聚集，而且小鼠因为脓毒性休克而死亡。但在去除了微生物组的小鼠中，这样的中性粒细胞并发症并没有发生，小鼠也最终得以存活。

“如果我们给去除了微生物组的小鼠注入老化的中性粒细胞，这些小鼠就无法生存下来。但如果我们注入的是年轻的中性粒细胞，就不会出现这样的问题。我们的研究表明，去除微生物组对SCD以外的炎症性血液疾病也有帮助。”

那么，这些发现是否可以用于人类SCD患者呢？研究人员在Montefiore儿童医院的帮助下，获得了九名健康儿童和34名SCD患儿的血液样本。其中11名患儿每天使用青霉素（用于五岁及以下儿童的治疗方法），另外23名SCD患儿停用青霉素至少两个月。

研究人员得到了与小鼠研究一致的结果。没有使用青霉素的SCD患儿，血液循环中的老化中性粒细胞明显多于健康儿童和使用了青霉素的SCD患儿。

“青霉素在五岁及以下儿童中起到了很好的效果，”Dr. Frenette说。“我们的研究表明，青霉素和其它抗生素也有望让年龄更大的患者获益。我们希望就此展开临床试验，明确抗生素是否能够避免SCD患者的镰状细胞危象和器官损伤。”

 

生物通编辑：叶予

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