科学家利用肠道微生物来改变人的免疫系统!

斯坦福大学的研究人员发现,操纵肠道微生物梭状芽孢杆菌(Clostridium sporogenes)改变了小鼠血液中的分子水平,进而影响了他们的健康。

这里有一些想法:当你感恩节胡吃海喝,你不只是喂养自己; 你也为生活在你肠道的数以万亿计的微生物提供食物。

如果你的晚餐包括土耳其,臭名昭著丰富的氨基酸色氨酸的来源,肠道细菌 Clostridium sporogenes 将有分解色氨酸的工作。然后,由微生物产生的分子将以与处方药相同的方式流入你的血液,与你的免疫系统相互作用并改变肠的生物学。

斯坦福大学医学院的研究人员利用老鼠来证明肠道菌群如何被生物工程化,从而在身体中产生可能的治疗变化。

一篇描述他们的努力的论文在 11 月 22 日在“自然”杂志上发表。微生物学和免疫学副教授 Justin Sonnenburg 博士和生物工程学副教授 Michael Fischbach 博士共享资深作者。主要作者是病理学教授 Dylan Dodd 博士。

当研究人员阻断了 C.sporogenes 分解小鼠色氨酸的能力时,血液中某些分子的水平发生了变化。此外,研究人员看到了小鼠免疫系统和肠道的生理变化。

Sonnenburg 说:“这不仅是一个生动的例子,不仅是微生物如何影响你身体上的所有东西,而且也是我们如何利用它来改善健康。”Sonnenburg 说,他用一个术语来收集生活在动物身上或动物体内的微生物,或在特定的部分。

从内部改善健康

在过去的 15 年中,研究人员已经表明,一个人的肠道微生物组成可以改变他们从糖尿病和心脏病到过敏和抑郁等各种健康问题的风险。这些微小的微生物具有如此巨大的影响的一个原因:它们可以产生被称为代谢物的分子,进入血液并在整个身体内循环。确定究竟哪种分子是由哪种细菌产生的,以及如何改变它们的水平来改变健康状况,一直是一个挑战。

以前的研究表明,只有少数细菌,包括 C. sporogenes,可以分解色氨酸,并产生被称为吲哚丙酸的代谢物。研究也暗示 IPA 有助于增强肠壁,使更少的分子渗透通过。

在新的研究中,研究人员首先详细描述了生孢梭菌如何从色氨酸生产 IPA。他们确定了一些其他的化合物也在过程中产生了 12 种代谢产物,其中 9 种可能积聚在血液中,其中 3 种仅由细菌产生。然后,研究人员首次确定了生孢梭菌对色氨酸分解和所得分子代谢所需的基因。他们表示,一个名为 fldC 的基因是生产 IPA 所必需的。

接下来,研究小组给无菌小鼠提供野生型生孢梭菌(具有产生 IPA 的能力)或缺乏 fldC 的细菌的形式。在接受野生型细菌的小鼠中,血液中 IPA 的水平约为 80 微摩尔; 在接受工程细菌的小鼠中,IPA 检测不到。

最后,他们研究了如何改变 IPA 的水平影响小鼠。他们发现,IPA 检测不到的小鼠有较高水平的免疫细胞,包括嗜中性粒细胞,经典单核细胞和记忆 T 细胞。这表明激活了免疫系统的两个分支 – 先天性和适应性免疫系统。此外,具有工程化形式的 C.sporogenes 的小鼠具有更多的渗透性肠,这是肠道疾病中常见的缺陷,包括炎症性肠病。

针对微生物

医生可能有一天能够调整细菌的水平,影响代谢物的水平。例如,可以通过提高生孢子菌的水平来治疗炎症性肠病,并确保患者吃足够的色氨酸。

多德说:“这给了我们一个具体的例子,说明我们如何针对肠道内的个体微生物和途径改变一个人的健康状况。 “这仅仅是可能在那里的几百或几千个例子。”

接下来,该小组计划研究具有更复杂的肠道微生物群(而不是无菌小鼠)的小鼠中的生孢梭菌和 IPA 水平,并开始追踪由肠道微生物产生的可能具有健康影响的其他代谢物。

Fischbach 说:“虽然提供了一个单一肠道微生物以及微生物中的单个基因如何影响宿主健康的极好例子,但 IPA 只是冰山一角。”通过微生物 – 生产出来的化学品是巨大的,我们正准备好大步迈向现实。”

其他斯坦福大学的作者是前研究生 Matthew Spitzer 博士, 研究生 William Van Treuren 和 Bryan Merrill; 博士后 Andrew Hryckowian 博士; 生命科学研究员 Steven Higginbottom 博士; Gary Nolan 博士,微生物学和免疫学教授; 兼职教员安东尼勒; 和 Tina Cowan 博士,病理学教授。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注