Immunity:肠道微生物群通过保持免疫系统的警觉来防止病毒感染

【字体: 时间:2022年05月13日 来源:medical Xpress

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  微生物群对健康至关重要。但这些非侵入性微生物如何与身体其他部位沟通,从而影响宿主生理学,目前尚不完全清楚。斯德哥尔摩大学、乌梅大学和哥德堡大学的研究人员。。。

  

微生物群是健康的基础。但是,这些非侵入性微生物是如何与身体其他部位进行交流,从而影响宿主生理机能的,目前还不完全清楚。来自斯德哥尔摩Ume?和瑞典哥德堡大学的研究人员报告了肠道菌群是如何对病毒感染的自然抵抗力至关重要的。他们表明,肠道微生物释放膜囊泡导致细菌DNA向宿主细胞的系统性运输。这触发细胞质cGAS-STING-IFN-I轴的先天免疫DNA感应,从而保护远端器官免受病毒感染。这项研究发表在《免疫》杂志上。

所有多细胞生物的表面都经常有共生微生物,也被称为微生物群,它们影响许多宿主的生理过程。其中绝大多数是寄居在肠道内的细胞外细菌。这些微生物对免疫系统的发育和成熟至关重要。它们还通过与细菌和真菌病原体竞争营养或附着位点,以及产生抗菌物质来保护自己免受细菌和真菌病原体的侵害。但这些肠道内的非侵入性细菌是如何介导系统免疫调节以及它们对病毒感染的影响尚不完全清楚。

“我们对肠道细菌对病毒感染的影响很感兴趣。因此,我们用抗生素治疗小鼠,然后用两种不同类型的病毒感染它们——DNA病毒,1型单纯疱疹病毒(HSV-1),或RNA病毒,水泡性口炎病毒(VSV)。我们发现抗生素治疗使小鼠对这些病毒更敏感,这是由于称为I型干扰素(IFN-Is)的抗病毒免疫分子的基本表达下降”,Saskia Erttmann博士,Ume?大学,该研究的第一作者,说。

免疫系统通过几个先天受体家族检测微生物。这些包括观察细胞外环境的细胞表面定位toll样受体(TLRs)和胞质受体(如环状GMP-AMP合酶(cGAS)),它们在细胞内出现外来或错位的DNA时向免疫系统发出警报。cGAS感应DNA,合成环GMP-AMP (cGAMP), cGAMP通过干扰素基因刺激器(STING)发出信号,诱导IFN-Is的表达。

为了了解微生物群如何诱导IFN-Is的基础表达,作者分析了不同先天免疫通路缺陷的小鼠。他们发现,微生物群对IFN-Is的诱导涉及到cGAS-STING通路的强直性激活,而这并不需要细菌与宿主细胞的直接接触。因此,cgas - sting通路消融的小鼠对HSV-1和VSV感染的反应较弱,更容易受到感染。

“细胞外微生物(包括肠道微生物群)的固有免疫感知通常被认为是通过细胞表面受体(如TLRs)发生的,而胞质免疫受体(如cGAS)的激活只发生在对侵入性DNA病毒、致病菌、或者携带毒力因子的寄生虫可以入侵细胞并在细胞内复制。因此,发现细胞内cGAS-STING通路是细胞外肠道细菌的传感器是出乎意料的。此外,我们还不清楚如何肠道细菌,身体脱离宿主细胞粘液和肠道上皮细胞层等障碍,仍然能够引发系统性cGAS-STING-IFN-I应对保护远端器官免受病毒,”尼尔森Gekara博士解释道,斯德哥尔摩大学,这项研究的高级研究员。

细菌膜泡(mv)是由细菌释放的脂质双分子层小泡,可能穿过组织和细胞膜屏障。因此,研究人员认为mv可能是一种载体,允许肠道细菌将DNA传递到远处的宿主细胞,从而介导系统的cGAS-STING-IFN-I反应。事实上,他们发现血液循环中存在来自肠道微生物群的含有DNA的膜囊泡,当与细胞在体外培养或接种到小鼠体内时,这样的mv促进了病毒的清除。

“这项研究填补了我们对肠道菌群如何介导系统免疫调节的理解的一个重要空白。他们还强调了抗生素被低估的风险:自我用药的患者通常使用抗生素来“治疗”未确诊的疾病,有时还会开给患者,作为对病毒感染后经常出现的细菌感染的预防措施。我们的研究结果表明,通过干扰微生物群,抗生素可以不利地削弱我们抵抗病毒感染的能力。在当前全球病毒大流行的时代,一个相关的、或许是及时的信息是,过度使用抗生素可能会加剧病毒感染,”Nelson Gekara博士总结道。

                       

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