Credit: Pixabay/CC0公共领域
“你吃什么就是什么”这句陈词滥调已经被使用了数百年来说明饮食和健康之间的联系
现在，一个国际研究小组已经找到了这一概念的分子证据，证明了饮食是如何通过肠道微生物群最终影响免疫力的
这项在老鼠身上进行的研究表明，动物食用的食物会引发一种特定肠道微生物代谢副产物的释放，进而调节动物的肠道免疫力
这些发现发表于11月11日
10在《自然》杂志上，为饮食、肠道微生物群和免疫功能之间复杂的相互作用提供了统一的解释
它们是哈佛医学院、布里格姆妇女医院、首尔国立大学和澳大利亚莫纳什大学的科学家合作的结果
这些实验指出了一种微生物分子，其合成和释放受到宿主饮食的影响
该分子反过来刺激被称为自然杀伤(NK) T细胞的细胞亚群的激活和信号传导，这些细胞参与免疫调节并与一系列炎症状态有关
这项研究的资深作者、哈佛医学院布拉瓦茨尼克研究所免疫学教授丹尼斯·卡斯珀说，虽然科学家们长期以来一直猜测饮食在免疫健康中起着作用，但新的研究阐明了这种相互作用背后的精确分子级联
卡斯珀说:“我们已经展示了饮食是如何通过肠道中的微生物介质影响免疫系统的，这是饮食-微生物组-免疫三联体发挥作用的一个非常显著的例子。”
“这项工作真正做的是提供一个从开始到结束的一步一步的路径，解释这个三元组如何以及为什么工作，以及饮食如何最终影响免疫系统
" 研究人员说，如果在较大的动物身上得到证实，最终在人类身上得到证实，这些发现可以帮助设计小分子治疗方法，增强肠道和整体免疫力
“肠道微生物产生具有巨大结构多样性的分子
我们使用了微生物和化学工具来阐明这些分子是如何由肠道细菌合成的，以及它们是如何在宿主肠道中发挥作用的，”该研究的第一作者Sungwhan Oh说，他是布里格姆妇女医院实验治疗和再灌注损伤中心的首席研究员，也是卡斯珀实验室的前博士后研究员
“我们的发现对微生物群、饮食和免疫功能产生了引人入胜的见解，并提供了有趣的线索，说明如何利用我们内心邻居制造的分子来设计疗法
" 在一系列的实验中，研究小组发现了小鼠肠道中膳食氨基酸代谢分解引发的免疫信号级联反应
这种多步骤的途径始于动物食用含有支链氨基酸的食物，这是因为它们分子链中的一个树状分支结构而得名
支链氨基酸然后被乙吸收
脆弱类，一种肠道微生物，被一种特殊的酶转化成也有支链的糖脂分子
B
脆弱细胞然后释放出被称为抗原呈递细胞的一类免疫信号细胞发现和拾取的支链分子，这反过来又通过上调炎症控制基因和免疫调节化学物质诱导NK T细胞行使其免疫调节反应
值得注意的是，实验证明是链结构的分支引发了级联反应
该分子的直链版本没有产生相同的效果
此外，研究小组发现B
脆弱类改变其代谢的糖-脂分子的结构，使它们更能与特定免疫细胞上的受体结合，并启动信号级联，最终导致炎症的下调
这项工作还表明，小鼠消耗的三种不同的支链氨基酸中的每一种都会对细菌脂质分子产生稍微不同的结构变化，从而导致与免疫细胞结合的不同模式
这项研究的共同调查者、首尔国立大学化学教授Seung Bum Park合成了这种微生物制造的免疫调节分子的23种不同构型，并由哈佛团队进行了测试，以确定每种构型如何与调节炎症的免疫细胞相互作用
哈佛团队的实验表明，实验室制造的合成支链脂质分子诱导自然杀伤细胞释放免疫信号化学物质白细胞介素-2，而实验室制造的这些分子的直链版本则没有
因此被激活的自然杀伤细胞反过来诱导调节免疫的基因的表达，而不是驱动炎症的基因的表达
利用结构生物学方法，澳大利亚莫纳什生物医学发现研究所生物化学和分子生物学教授杰米·罗斯约翰阐明了脂质结构如何与抗原呈递细胞结合，抗原呈递细胞是给予自然杀伤细胞产生抗炎化学物质的免疫细胞
最后一步，研究人员用支链糖脂分子治疗患有溃疡性结肠炎的小鼠
接受支链分子治疗的动物比未接受治疗的动物表现好得多
他们不仅增加了体重，而且当研究人员在显微镜下检查小鼠的肠道细胞时，他们观察到这些细胞也有轻微的结肠炎症迹象
综上所述，这些实验为之前观察到的肠道微生物B产生的这类糖脂的抗炎作用提供了结构和分子解释
脆弱
“这项工作提供了一个基于跨学科发现的研究的很好的例子，旨在回答生物医学科学中的一个主要问题，即免疫系统如何通过饮食和微生物群之间的相互作用来调节，”罗斯约翰说
2014年，卡斯柏和他的同事发表了一项研究，表明B
脆弱类对肠道有抗炎作用，并保护小鼠免于结肠炎，但科学家不知道这些分子是如何由微生物制造的，也不知道赋予抗炎作用的糖脂的特定结构特征
目前的研究回答了这个问题，证明了这种特殊生物制造的糖脂分子是支链的，正是这种支链结构允许它们以抑制免疫细胞促炎信号的方式与免疫细胞结合
卡斯珀说:“我们的新工作表明，脂质结构的分支诱导了非常不同的反应——结构中的分支诱导了抗炎症反应，而不是促炎症反应。”
研究人员说，这些发现为有朝一日用实验室制造的抑制炎症的微生物分子治疗这些自然杀伤细胞介导的炎症疾病带来了希望
卡斯帕说，自然杀伤细胞的确切功能还不太清楚，自然杀伤细胞是由微生物制造的分子最终激活的免疫细胞，用于控制小鼠的结肠炎症
然而，考虑到这些细胞分布在人体胃肠道和肺部，也存在于肝脏和脾脏，它们可能在免疫调节中发挥重要作用
先前的研究指出这些细胞可能参与了包括溃疡性结肠炎在内的一系列炎症，并可能在哮喘等气道炎症中发挥作用
卡斯帕说:“我们永远无法从细菌中分离出足够多的这些免疫调节分子用于治疗，但这其中的美妙之处在于，我们现在可以在实验室合成它们。”
“我们的想法是，我们将有一种药物可以调节结肠和其他部位的炎症
" 共同作者包括T
普拉韦纳、宋希范、柳智孙、郑大钧、德尼兹·埃尔图克-哈斯德米尔、尹秀焕、李昌原、热罗姆·勒努斯、金贤洙、李杰生和理查德·布隆伯格
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
