Nature追踪身体与“益生菌”建立健康关系的第一步

【字体: 时间:2021年05月14日 来源:Nature

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  发表在《自然》(Nature)杂志上的研究揭示了身体如何与“有益”肠道细菌保持平衡,这些细菌让这些微生物在肠道内蓬勃发展,但又让它们远离不应该进入的组织和器官。

  

 

   

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为了与“有益”的肠道细菌建立健康的关系,身体会在早期训练免疫系统识别这些微生物。


我们的身体与细菌的关系是复杂的。虽然感染性细菌会导致疾病,但我们的肠道也与帮助营养和保持健康的“好”细菌合作。但如果这些细菌最终进入不应该出现的组织和器官,即使是“好的”也会有坏的影响。

现在,发表在《Nature》杂志上的一项研究揭示了人体是如何保持这种平衡的。对小鼠的研究表明,生命的早期是免疫系统学会识别肠道细菌并建立监视以控制它们的关键时期。这项研究的作者说,这些机制的缺陷可以帮助解释为什么免疫系统有时会在错误的地方攻击有益细菌,导致慢性炎症,这是导致炎症性肠病的原因。

“从我们出生时,我们的免疫系统设置,这样就可以尽可能多地了解它可以区分好与坏,”文章共同通讯作者、犹他大学医疗中心病理学副教授Matthew Bettini和斯隆凯特林研究所免疫学家Gretchen Diehl说。“我们的研究清楚地表明,肠道菌群进入免疫教育过程存在一个窗口。这为设计治疗方法开辟了可能性,可以在这个早期时间点影响免疫系统的轨迹。”

设置边界

 

为了了解身体是如何与细菌保持健康关系的,研究人员发现了肠道菌群塑造发展中的免疫系统的方式。他们发现,特定的免疫细胞捕获细菌片段,并将它们从肠道带到胸腺,进行长距离传播。胸腺位于心脏上方的胸部,是一个负责“教育”免疫T细胞的腺体。运送货物促使胸腺产生针对微生物群的T细胞。然后,T细胞离开胸腺,监视淋巴结、肠道和其他部位,以控制细菌。

科学家们通过在小鼠的肠道中植入某种细菌来确定这些步骤。作为回应,胸腺产生了专门识别这些细菌的T细胞。然而,这位科学家不知道这是如何发生的。

从胸腺和淋巴结的细菌中发现DNA是微生物群迁移到这些位置的第一个线索。为了追踪它们的旅程,研究人员使用了经过特殊改造的小鼠,这些小鼠的细胞在受到激光照射后发出红色荧光。在光激活后的两天里,红色的肠道细胞最终到达了胸腺、淋巴结和脾脏。

这些过程在小鼠出生后的头几周内是强劲的,但在小鼠成年后明显减弱。

“我们的研究挑战了之前的假设,即潜在的病原体对胸腺中发育的免疫细胞没有影响,”Bettini解释说。“相反,我们看到胸腺有机会向这些细菌学习。尽管这些塑造T细胞的事件发生在生命早期,但它们可以对生命后期产生更大的影响。”

糟糕的教育

 

研究发现,以有益细菌为目标的T细胞同时也可以防御与之密切相关的“有害”细菌,这一发现使这一观点变得显而易见。幼时感染了大肠杆菌的小鼠,在生命后期感染致命剂量的沙门氏菌后存活的几率是其他小鼠的六倍多。研究结果表明,建立对微生物群的免疫力也能建立对人体尚未遇到的有害细菌的保护。

深入研究人体和微生物群之间的这些早期交流,就会发现从一开始就启动免疫系统是多么重要。“这种对免疫T细胞的早期教育对于快速培养出广泛的细胞库来保护我们是绝对必要的。”

Bettini说:“我们相信,我们的发现可能会扩展到研究领域,在这些领域中,某些细菌已经被发现对其他疾病(如1型和2型糖尿病)具有保护作用或致病作用。现在我们想知道,细菌暴露和T细胞发育的窗口期在引发这些疾病方面是否也很重要?”

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原文检索:Thymic development of gut-microbiota specific T-cells


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