《Science》突破性發(fā)現(xiàn)：腸道細菌操控宿主免疫，科學家揭示IgA降解細菌

來源：作者：人氣：-發(fā)表時間：2024-09-29 13:38:00【大中小】

摘要：一項研究揭示了腸道細菌與宿主免疫系統(tǒng)之間一種前所未知的相互作用。

人體免疫系統(tǒng)的復雜性一直是科學研究的熱點之一。最近，科學家們在《科學》雜志上發(fā)表的一項研究中，揭示了腸道細菌與宿主免疫系統(tǒng)之間一種前所未知的相互作用。研究指出，腸道細菌不僅能影響免疫系統(tǒng)的功能，而且某些細菌還能降解免疫球蛋白A（IgA），這種機制在腸道微生物研究中尚屬首次發(fā)現(xiàn)。

健康個體之間的免疫系統(tǒng)成分存在顯著差異，這些差異通常被認為與遺傳、年齡、微生物群落的組成和病原體識別有關。然而，微生物為了自身利益而改變這一系統(tǒng)的作用，此前一直未受到足夠重視。

圖1 宿主適應的營養(yǎng)缺陷型腸道共生體誘導粘膜免疫缺陷

在本期《Science》雜志的報道中，科學家們發(fā)現(xiàn)了一種名為Tomasiella immunophila的腸道細菌，這種細菌能夠顯著降低小鼠腸道中的IgA水平。這一發(fā)現(xiàn)不僅令人驚訝，而且對于理解宿主與腸道微生物之間的相互作用具有重要意義。

研究團隊首先分析了糞便IgA水平較高的小鼠與糞便IgA水平較低的小鼠的微生物群落。他們發(fā)現(xiàn)，低IgA水平小鼠的糞便微生物群對IgA的降解速度非常快。通過高通量培養(yǎng)方法，科學家們最終確定了一種新的Muribaculaceae物種，即Tomasiella immunophila，這種細菌能夠釋放具有免疫球蛋白蛋白酶活性的囊泡。

Tomasiella immunophila能夠降解所有小鼠抗體同型，特別是對kappa light鏈有偏好性。這種細菌的蛋白水解活性非常獨特，它能夠完全消化IgA，而不僅僅是像其他細菌蛋白酶那樣只降解Fc部分。盡管科學家們尚未找到導致這種活性的特定基因和蛋白質，但這一發(fā)現(xiàn)已經(jīng)足夠引人注目。

這一發(fā)現(xiàn)對于理解腸道微生物如何影響宿主免疫系統(tǒng)具有重要意義。IgA是腸道黏膜免疫的關鍵組成部分，Tomasiella immunophila通過降解IgA，可能影響宿主對病原體的防御能力。此外，這種細菌的存在還可能改變腸道中更具侵入性的微生物組成，以及對腸道病毒的控制，從而可能導致慢性炎癥和重復感染。

值得注意的是，Tomasiella immunophila對人類抗體并不活躍，這表明它可能已經(jīng)很好地適應了其宿主。這一發(fā)現(xiàn)提示我們在研究腸道微生物時，需要考慮到不同宿主之間的差異。

圖2 腸道免疫球蛋白降解菌的篩選及功能研究

此外，這項研究還為使用實驗室小鼠進行的免疫學研究提供了新的視角。科學家們建議，在研究非本地宿主物種的腸道微生物時，應保持謹慎，并考慮使用更多樣化的微生物組，以更好地模擬人類免疫系統(tǒng)的復雜性。

盡管Tomasiella immunophila的發(fā)現(xiàn)為我們提供了腸道微生物與免疫系統(tǒng)相互作用的新視角，但仍有許多問題有待解答。例如，人類腸道微生物群中是否存在類似的免疫球蛋白降解細菌？這些細菌是否與人類低IgA表型有關？這些問題的解答將有助于我們更深入地理解微生物組如何影響人類健康。

這項研究不僅揭示了腸道細菌如何操縱宿主免疫系統(tǒng)的新機制，而且強調了在微生物組研究中考慮宿主-微生物相互作用的重要性。隨著研究的深入，我們可能會發(fā)現(xiàn)更多微生物影響免疫系統(tǒng)功能的方式，這將為開發(fā)新的治療策略提供可能。

參考資料

[1] A host-adapted auxotrophic gut symbiont induces mucosal immunodeficiency.