Nature:一个简单的化合物可以控制复杂的肠道微生物!

【字体: 时间:2021年07月21日 来源:生物通

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  日本理化研究所(RIKEN)的研究人员发现,醋酸盐是一些肠道细菌产生的主要代谢物,与调节其他肠道细菌有关。实验明确表明,醋酸盐可以引发针对潜在有害细菌的免疫反应。这些发现将导致开发新的方法来调节肠道细菌的平衡。

  

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醋酸盐增加了IgA的产生(黄色)。IgA与潜在的有害细菌(绿色)结合,阻止它们入侵黏液层(红色)。

日本理研综合医学科学中心(RIKEN Center for Integrative Medical Sciences, IMS)的研究人员发现,醋酸盐是一些肠道细菌产生的主要代谢产物,参与调节其他肠道细菌。具体来说,实验表明,醋酸盐可以引发针对潜在有害细菌的免疫反应。

这项研究结果发表在Nature杂志上,它将引领人们开发出调节肠道细菌平衡的新方法。

你可能会惊讶地发现,我们的肠道中生活着40万亿重要细菌。它们通过产生必要的营养物质和清除外来病原体来帮助我们保持健康。另一方面,如果这些共生细菌失去控制,它们也会危害你的健康。因此,了解身体调节肠道细菌平衡的方式对于保持健康是很重要的。

免疫球蛋白A (Immunoglobulin A, IgA)是人体产生的最丰富的抗体,主要由肠道黏膜表面分泌。IgA被认为通过与肠道细菌结合来调节肠道细菌的生长、定植和功能。然而,直到现在,我们还不知道在动态变化的肠道环境中,是什么触发了IgA对细菌的反应。

肠道细菌帮助我们将食物分解成更小的部分,称为代谢物。最近的研究表明,这些代谢物对肠道的免疫功能有显著影响。特别是短链脂肪酸(SCFAs),肠道细菌的主要代谢物,已知参与创造和调节免疫细胞功能。人们认为它们能增加IgA的产生,但到目前为止,没有人知道是什么触发了这种行为。

日本理研医学研究所的Hiroshi Ohno领导的一个研究小组给小鼠喂食了能够增加大肠局部SCFAs的食物。对小鼠的分析显示,醋酸盐(SCFA的一种)增加了IgA产生细胞的数量和IgA的数量,还调节了IgA与每个肠道细菌的结合量。

Ohno说:“包括醋酸盐在内的短链脂肪酸在胃和近端小肠很容易被吸收,所以很难研究口服短链脂肪酸在远端小肠(如结肠)的影响,因为结肠本身的短链脂肪酸水平很高。”“我们的合作者已经开发了一种方法,可以有效地将代谢物运送到远端肠道,这使我们能够分析SCFAs对那里的免疫系统的影响。”其他SCFAs,如丙酸或丁酸不影响IgA。

研究人员还发现,IgA结合的细菌类型取决于是否存在醋酸盐。正常情况下,IgA主要与常见的共生细菌结合,但在用醋酸盐处理过的小鼠中,它倾向于与潜在的有害细菌,如大肠杆菌结合。更详细的分析表明,当醋酸盐导致结肠中IgA的产生时,IgA会与那些潜在的有害细菌结合,阻止它们定居和入侵黏液层。

这些发现有些出人意料。Ohno解释说:“起初,我们认为醋酸只是增加了IgA,对所有的共生细菌都一样。令人惊讶的是,它通过与其他免疫细胞协作,优先提高IgA的产生,以对抗某些微生物。”事实上,实验表明,当存在潜在有害细菌时,醋酸只会增加IgA的产生。

总的来说,本研究揭示了细菌产生的醋酸盐可以改变肠道中IgA的平衡。这一过程包括与细菌成分一起提高IgA的产生。通过增加IgA的产生,特别是IgA会攻击潜在的有害细菌,醋酸盐可以改变肠道的细菌组成。

越来越多的证据表明,肠道微生物群参与了许多人类疾病。IgA是控制微生物群最有效的方法之一,因此我们认为我们的发现是这种调节机制的基础。由于代谢物的功能在很大程度上仍是未知的,我们将继续关注通过这些小分子宿主与微生物的相互作用,揭示它们如何影响人类的病理生理学,”Ohno说。

(生物通)

原文标题:

Acetate differentially regulates IgA reactivity to commensal bacteria

 

 

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