|
导读 胃肠道中有大量的共生菌，被称为微生物群，它们通过消化食物成分和消灭病原体而有益于宿主的健康。肠道菌群保持上皮屏障的完整性并塑造粘膜免疫系统，平衡宿主防御和口腔耐受以及微生物代谢产物，成分和对宿主细胞的附着。为了避免异常的免疫反应，上皮细胞通过建立化学和物理屏障，使肠道菌群与免疫细胞隔离，从而导致建立宿主菌群共生关系。此外，肠道免疫细胞参与维持一个健康的微生物群落和加强上皮屏障功能。在自身免疫性疾病和慢性炎症性疾病患者中，微生物群的组成经常受到干扰。了解肠道微生物群、上皮细胞和免疫细胞之间的密切相互作用对维持肠道稳态至关重要，这可能会促进各种疾病的诊断和治疗方法的进展。在这篇综述中，作者重点介绍了微生物群和上皮细胞，以及微生物群和免疫系统相互作用的最新研究进展。 论文ID 原名：Interaction Between the Microbiota, Epithelia, and Immune Cells in the Intestine译名：肠道菌群、上皮细胞和免疫细胞之间的相互作用 期刊：Annu Rev Immunol IF：21.429 发表时间：2020.04.26 通讯作者单位：大阪大学 DOI：https:///10.1146/annurev-immunol-070119-115104 内容 1. 微生物群与上皮细胞之间的相互作用 1.1 肠道微生物群向肠道上皮发出信号 肠上皮细胞(IECs)接收来自共生微生物或入侵病原体的信号，通过调节粘膜屏障和向固有层的免疫细胞传递信号来适应肠道环境的改变。从肠道微生物到IECs的信号分为以下三种类型:细菌代谢物、细菌成分和细菌本身。三种主要的细菌代谢物，如短链脂肪酸(SCFAs)，次级胆汁酸(BAs)和色氨酸代谢物已被确定在维持肠道上皮完整性中发挥重要作用。1. 短链脂肪酸和IECs 在肠道中，以微生物依赖方式产生的主要scfa是(a)乙酸，由丙酮酸通过acetyl-CoA或Wood-Ljungdahl途径产生;(b)丙酸盐，由琥珀酸或乳酸与丙烯酸酯合成;和(c)丁酸，由醋酸或乳酸合成。其他SCFAs，包括戊酸盐、己酸盐和异戊酸盐，也存在于肠道，但数量较少。SCFAs不仅作为宿主的能量来源，还作为IECs和免疫细胞生理功能的调节剂；2. 次级胆汁酸和IECs 初级BAs，如chenodeoxycholic acid (CDCA)和cholic acid (CA)，是由肝脏中的胆固醇通过一系列复杂的酶反应合成的，与甘氨酸或牛磺酸结合后储存在胆囊中。它们促进小肠的脂质吸收。反过来，大约95%的BAs被回肠上皮细胞通过依赖于钠的顶端转运体重新吸收；3. 色氨酸代谢物和IECs 饮食中的色氨酸通过肠道菌群中的色氨酸酶转化为吲哚。IECs表达识别吲哚的环境传感器芳烃受体(AHR)。最近的一份报告表明，IECs中的Ahr敏感性通过降低Muc2和Car4的表达降低了对致病性细菌感染的抵抗力。 图一：微生物群的代谢物维持肠道内平衡 1.2肠道上皮对肠道微生物群的调节 虽然肠道微生物群对宿主有很多好处，但它被宿主免疫系统识别为外来微生物。因此，存在一种巧妙的屏障系统，可以在空间上隔离肠道微生物和宿主免疫细胞，以避免对肠道微生物群的过度免疫反应。肠易激综合征产生的粘膜屏障系统可分为物理屏障和化学屏障两大类。另外，小肠的粘膜屏障机制也有很大的不同。1. 化学屏障 小肠产生的粘液比大肠低，因为杯状细胞较少。然而，Paneth细胞存在于小肠中。Paneth细胞专门生产化学屏障分子，包括抗菌肽和Reg3家族蛋白。这些化学屏障分子在小肠肠道细菌和肠上皮细胞的分离中起着关键作用。2. 物理障碍 与小肠形成鲜明对比的是，大肠中没有像盘状细胞那样的细胞，而大肠中有大量的微生物群。因此，一个完全不同的粘膜屏障系统基于三个物理屏障隔离共菌群和上皮层在大肠。粘膜层是结肠的第一个物理屏障；第二个防止细菌入侵的屏障是IECs上的糖原酶，它是糖脂或糖蛋白的碳水化合物部分的网状结构，包括跨膜黏液，如MUC1、MUC13和MUC17(小鼠Muc3的同系物)；肠道菌群的第三个物理屏障涉及细胞连接，包括紧密连接和粘附连接，连接上皮细胞并调节上皮细胞极性和细胞间隙中溶质和液体的矢量运动。 图二：肠内的粘膜屏障 2. 微生物群和免疫细胞之间的相互作用 在肠粘膜中，固有髓细胞在固有淋巴细胞和适应性淋巴细胞的活化和分化中起着关键作用。Th1和Th17细胞驱动的炎症反应保护宿主免受有害微生物的侵袭，而它们的过度激活与肠道炎症的发病机制有关。在适应性免疫细胞中，Foxp3+调节性T细胞(Tregs)可抑制效应T细胞的不适当活化，促进粘膜耐受。肠道微生物群指导宿主先天免疫和适应性免疫的功能成熟。肠道菌群向免疫细胞发出的信号分为两类:细菌源性代谢物和细菌成分。 细菌代谢物和免疫细胞 来自微生物群的代谢物通过调节免疫反应，有助于维持肠道稳态或肠道炎症的发病机制。细菌成分和免疫细胞 共生菌和致病菌通过激活肠道中的TLR通路来指示宿主免疫应答。 图三：由共生菌群指示宿主免疫系统 总结 在这里，作者重点讨论了IEC和肠道微生物群之间的交叉对话，以及免疫细胞和肠道微生物群之间的交叉对话。最近越来越多的证据揭示了肠道微生物群和肠道生态系统中的宿主细胞之间复杂的相互作用。然而，尚未解决的问题仍然存在，涉及未确定的生物活性微生物代谢物和肠道微生物之间的相互作用，包括细菌、真菌、病毒等。先进的分析，包括宏基因组学、元转录组学和代谢组学，将揭示微生物组和宿主细胞在健康和疾病中的功能特征，深入了解肠道生态系统的机制和涉及的各种参与者。这些强大的工具一直在识别肠道微生物代谢物与系统疾病(如神经系统疾病和心血管疾病)之间的联系。为了发现几种难治性疾病的新的治疗靶点，应该进行进一步的研究，包括综合分析人类样本和生物试验，并辅以动物研究。 原文链接 https:///10.1146/annurev-immunol-070119-115104 参考文献 1. Berg RD. 1996. The indigenous gastrointestinal micro?ora. Trends Microbiol. 4:430–35 2. Underhill DM, Iliev ID. 2014. The mycobiota: interactions between commensal fungi and the host immune system. Nat. Rev. Immunol. 14:405–16 3. Iliev ID, Leonardi I. 2017. Fungal dysbiosis: immunity and interactions at mucosal barriers. Nat. Rev. Immunol. 17:635–46 医药加网络精讲学习班，科研专家授课，微信互动答疑，课后视频可回放！ 为帮助广大初学者和具有一定基础的研究者能更好掌握生信分析,基因编辑，回顾性临床研究，网络药理，科研作图，m6a等套路与常用技能， 考虑目前在疫情期间的实际情况，我们决定在5-6月份召开下面10门在线学习班，为了保证学习效果，我们采用国际顶级的Zoom网络会议平台授课，可回放，效果体验好！ 参加优惠政策 1. 疫情过后，可补差价参加医药加线下同名班 2. 医药加学习班新学员可以分享朋友圈优惠100 3. 医药加学习班老学员可以分享朋友圈优惠200 3. 办理SCI或国自然VIP年卡的学员是免费参加的。 注意：此次课程为线上直播教学模式，Zoom网络会议平台授课，可回放，体验与质量有保证！ 报名付费成功后，提前发培训需要应用到的软件与课件，并且指导安装。 参加培训的学员课后可通过微信群继续和授课老师交流，长期获得指导机会。 可以开正规会务发票或者技术服务费发票。 网络学习班报名或者办卡请扫码咨询
|
|
|
