分享自:

适应性免疫稳态与疾病中的微生物群

期刊:NatureDOI:10.1038/nature18848

这篇文档属于类型b,是一篇发表在《Nature》期刊上的综述论文,由Kenya Honda(来自日本庆应义塾大学医学院微生物与免疫学系、RIKEN综合医学科学中心)和Dan R. Littman(来自美国纽约大学医学院Skirball生物分子医学研究所、霍华德·休斯医学研究所)共同撰写,发表于2016年7月7日。论文题目为《The microbiota in adaptive immune homeostasis and disease》,重点探讨了肠道微生物群(microbiota)如何通过调节宿主的适应性免疫系统(adaptive immune system)来影响生理功能、免疫稳态及疾病发生。

主要观点及论据

1. 微生物群通过IgA(免疫球蛋白A)调控黏膜免疫稳态

论文指出,分泌型IgA是肠道黏膜屏障的关键组成部分,其通过与微生物、食物抗原结合形成物理屏障,并调控微生物群的组成。例如:
- IgA的免疫选择作用:高亲和力IgA通过体细胞高频突变(somatic hypermutation)选择特定微生物组分,增加微生物多样性并增强共生关系。缺乏IgA的个体更易携带促炎性细菌(如Enterobacteriaceae)。
- 实验证据
- 使用IgA-seq技术(结合流式细胞术和16S rRNA测序)发现,侵入肠道黏液层的细菌(如Segmented filamentous bacteria, SFB)会诱导T细胞依赖性IgA反应。
- 营养不良儿童的肠道中,IgA包裹的Enterobacteriaceae会引发肠病,而健康菌群(如Akkermansia muciniphila)可缓解炎症。

2. 微生物群驱动Th17(辅助性T细胞17)细胞的分化与功能

Th17细胞在肠道免疫防御和自身免疫疾病中具有双重作用:
- 诱导机制
- SFB等黏附性细菌通过激活上皮细胞表达血清淀粉样蛋白A(serum amyloid A),进而促进IL-23/IL-22通路,诱导Th17细胞分化。
- 高盐饮食和长链脂肪酸(如棕榈酸)通过激活转录因子RORγt促进Th17的致病性。
- 疾病关联
- SFB诱导的Th17细胞可保护宿主免受病原体感染(如Citrobacter rodentium),但也可能通过分子模拟(molecular mimicry)或降低自身反应性T细胞激活阈值,引发关节炎和实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)。

3. 微生物群通过调节Treg(调节性T细胞)维持免疫耐受

肠道Treg细胞分为胸腺来源(tTreg)和外周诱导(pTreg)两类,后者依赖微生物群:
- 关键菌群
- 梭菌(Clostridia clusters IV、XIVa、XVIII)通过短链脂肪酸(SCFAs)抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC),促进Foxp3表达,诱导pTreg细胞。
- Bacteroides fragilis的多糖A(PSA)通过TLR2信号激活树突状细胞(DCs)产生IL-10,增强Treg功能。
- 功能验证
- 移植17株梭菌可缓解小鼠结肠炎和移植物抗宿主病(GVHD)。
- 缺乏微生物群的小鼠表现出Treg减少和食物过敏易感性增加。

4. 微生物群与疾病的临床关联

  • 早期定植窗口期:新生儿期接触微生物群可抑制iNKT(不变自然杀伤T细胞)和IgE反应,预防哮喘和过敏。FLVR菌群(Faecalibacterium、Lachnospira等)缺失与儿童过敏风险相关。
  • 癌症免疫治疗
    • 双歧杆菌(Bifidobacterium)通过增强抗原呈递细胞功能,提高抗PD-1疗法的抗肿瘤效果。
    • 抗生素处理会削弱CTLA-4阻断疗法的疗效,因Bacteroides的缺失影响Th1反应。

5. 免疫细胞与微生物群的互作网络

论文强调,黏膜免疫的调控依赖于上皮细胞、树突状细胞、ILC3s(3型固有淋巴细胞)与微生物群的复杂互作:
- ILC3s的作用:通过分泌IL-22激活上皮屏障功能,并通过CSF2(粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子)促进Treg扩增。
- 跨组织免疫:皮肤微生物(如表皮葡萄球菌)独立诱导局部Th17反应,显示黏膜免疫的区室化调控。

论文的意义与价值

  1. 理论价值:系统阐明了微生物群通过IgA、Th17和Treg细胞调控免疫稳态的分子机制,填补了宿主-微生物互作领域的知识空白。
  2. 应用前景
    • 为炎症性肠病(IBD)、自身免疫病和过敏提供新的治疗靶点(如SCFAs、PSA)。
    • 通过调控微生物群优化癌症免疫治疗(如PD-1/CTLA-4阻断剂)。
  3. 方法论创新:IgA-seq和单菌定植模型为研究微生物-免疫互作提供了工具。

亮点总结

  • 多维度机制解析:从分子(如RORγt配体)、细胞(Th17/Treg平衡)到生态(微生物群落)层面揭示免疫调控。
  • 临床转化潜力:提出“微生物群干预”作为治疗策略,尤其在早期免疫编程和肿瘤免疫领域。
  • 跨物种比较:指出小鼠与人类微生物群的差异可能影响实验结果的临床预测性,呼吁改进模型。

这篇综述为理解微生物群在免疫疾病中的作用提供了全面框架,并推动了精准医学中微生物调控疗法的开发。

上述解读依据用户上传的学术文献,如有不准确或可能侵权之处请联系本站站长:admin@fmread.com