新研究-肠道或者血液,肠道微生物在体内的位置决定了你的免疫能力

  来源:生辉

  近日在《自然》杂志上发表的一篇研究文章中,伯尔尼大学生物医学研究部(DBMR)和伯尔尼大学医院的研究人员,在一个系统中分析了数十亿个编码抗体的基因。这项研究可以帮助人们理解各种良性肠道微生物是如何重新编码产生抗体的 B 细胞的,以及是如何帮助人体对抗感染的。

  Limenitakis 博士使用专门设计的计算机程序来处理数以百万计的基因序列,这些基因序列根据微生物是留在肠道内还是到达血液中,来比较 B 细胞抗体库。在这两种情况下,抗体库都会发生改变,但接触位置的不同,效果会有很大的不同。

  另一位研究者 Ganal Vonarburg 解释说,“根据相关微生物及其在体内的位置,效果完全是可以预测的。这表明肠道微生物在我们受到严重感染之前就掌管了我们体内抗体的发展,这个过程当然不是随机的。”

  与血液中的抗体(IgM 和 IgG)相比,肠内膜中的抗体(IgA)有不同种类。通过强有力的基因分析,研究人员发现在肠道中产生的不同抗体的范围远远小于在身体中央组织中产生的抗体。这意味着,一旦微生物进入人体,免疫系统有更多的可能中和和消除它们,而肠道中的抗体主要是与任何时候它们都可能看到的细菌分子结合。

  背景

  胃肠道是人体细菌定植最多的地方。据估计,人类胃肠道重含有的微生物总数约为 10 的 14 次方 个。而成人约有 10 的 13 次方个细胞,也就是说定植于人体肠道内的微生物细胞数量是人体细胞的 10 倍。肠道微生物在人体代谢、营养、免疫和生理过程中具有深刻的影响和作用。

  人体重要的免疫 B 细胞来源于骨髓多能干细胞,能在抗原的刺激下分化为浆细胞,浆细胞又可合成和分泌抗体。这些抗体,或称为免疫球蛋白,可以与有害的外来颗粒物(如病毒、致病细菌等)结合,阻止它们入侵和感染人体细胞。每个 B 细胞携带一个单独的 B 细胞受体(BCR),这决定了 B 细胞可以结合哪些粒子,就像每个锁接受不同的钥匙一样。人体内有数百万个带有不同受体的 B 细胞。这种巨大的多样性来自于排列编码这些受体的基因,使每个 B 细胞中的受体都略有不同,从而可以识别数十亿种有害分子。肠道微生物会触发 B 细胞群的扩张和抗体的产生,但由于肠道微生物实在复杂,人们还不清楚这是一个随机过程,还是受肠道微生物影响的结果,也不知道肠道微生物是如何在人体受到感染挑战之前就开始产生抗体的。

  人体肠道微生物虽然多,但大多停留在肠管内,而不会渗透到人体组织中。但是因为部分肠壁只是单层细胞,用于将肠道内部与吸收食物中养分的血管分隔开,某些渗透是不可避免的。 

  当人体接触不同微生物时,抗体库会发生什么变化?

  哺乳动物在其一生中会面临来自各种各样微生物的挑战。因此,知道抗体库在特定的微生物出现时会做出什么样的改变是非常重要的。

  研究小组通过测试同一种微生物在不同的位置分别发生了什么,或者两种不同的微生物在同一位置相继发生了什么,来回答这个问题。虽然肠道微生物不会直接产生范围特别广的不同抗体,但如果微生物进入血液,肠道微生物会使中枢免疫组织变得敏感,产生抗体。当第二种微生物出现时,相当有限的肠道抗体反应会发生变化,以适应这种微生物(就像改变门锁一样)。

  这与微生物进入血流到达身体中央组织时的情况不同,当产生第二组抗体时,不会损害对原来微生物的第一反应(就像是安装了另一把锁,这样就可以用不同的钥匙打开门)。这表明,身体中央组织有能力记住一系列不同的微生物种类,并避免败血症。这还表明,身体不同部位的不同 B 细胞的免疫策略,对于维持我们与微生物的和平共处非常重要。

  研究员李博士评论说,“我们的数据首次表明,肠道微生物群的组成主要受发生在生命早期的第一波菌群定殖时期的影响,与某些共生菌群的接触时间和顺序有关,这将影响 B 细胞受体组成谱和之后对病原体的免疫力。”

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