近期,免疫力是大家关注的话题,益生菌通过与细胞的相互作用在平衡人体免疫系统方面发挥积极作用,今天小编与大家分享一篇来自“Frontiers in microbiology”杂志的文章。
导语
①双歧杆菌可与人体免疫细胞互作,调节先天性及适应性免疫相关的特定信号通路;
②双歧杆菌的免疫调节功能表现出菌株特异性:动物双歧杆菌及长双歧杆菌可促进Th1型免疫反应,两歧双歧杆菌可引起Th17极化,另有一些双歧杆菌物种可促进Treg;
③双歧杆菌通过各种分子与免疫细胞互作,包括蛋白与多肽(例如菌毛、肽聚糖水解酶TgaA)、胞外多糖(EPS)、DNA等;
④双歧杆菌的糖代谢可促进不同双歧杆菌菌株之间的互养,从而维持肠道免疫平衡。
新生儿肠道微生态菌群的建立十分重要,其中双歧杆菌是早期定植于肠道的重要菌群之一,对新生儿免疫的发育起重要的作用。一般来讲,新生儿菌群的建立主要受到包括母亲的生理状态(如年龄、生活方式及母亲自身的菌群特点等)、分娩方式、基因背景、环境因素、喂养方式、早期抗生素使用等影响。其中喂养方式是重要的影响新生儿双歧杆菌的建立的因素之一,母乳喂养的儿童体内双歧杆菌含量显著高于人工喂养的儿童。研究发现,早期双歧杆菌含量的减少易导致特异性免疫疾病的发生。一篇跟踪时间更长的研究报道发现,4岁时儿童哮喘的发生与其在3个月大时肠道双歧杆菌的丰富具有一定的相关性,表明双歧杆菌对儿童免疫系统发育的影响。
![双歧杆菌与免疫系统的分子作用机制 双歧杆菌与免疫系统的分子作用机制]()
双歧杆菌的免疫调节功能表现出菌株特异性,其主要与不同双歧杆菌菌株之间的代谢产物及细胞成分相关。
体外实验:如动物双歧杆菌及长双歧杆菌可促进Th1型免疫反应,两歧双歧杆菌可引起Th17极化,另有一些双歧杆菌物种可促进Treg等;
动物实验:如两歧双歧杆菌和动物双歧杆菌可帮助慢性低炎症小鼠恢复肠屏障作用,而长双歧杆菌可帮助减少肠病小鼠中促炎细胞因子和CD4+ T细胞介导的免疫反应;
人群测试:人群由于个体、地域、饮食等的差异造成不同菌株对人体免疫系统影响的不同,详见下表。
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双歧杆菌通过各种分子与免疫细胞互作,包括蛋白与多肽(例如菌毛、肽聚糖水解酶TgaA)、胞外多糖(EPS)、DNA等:
(1)蛋白质与多肽
目前研究最为清晰的双歧杆菌免疫调节蛋白为丝氨酸蛋白酶抑制剂,其主要对两种重要的促炎因子起作用,一为人中性粒细胞,另一为胰弹性蛋白酶,对上述两者的抑制表明双歧杆菌在调节肠道免疫平衡中的作用。菌毛也是具有免疫调节作用的蛋白结构,其主要功能是帮助菌株粘附在肠道表面。另一研究研究较多的具有免疫调节作用的蛋白是肽聚糖水解酶TgaA,是存在与两歧双歧杆菌的一种蛋白,可诱导单核细胞来源的树突状细胞中IL2的产生。此外,长双歧杆菌DJ010A产生的多肽类物质可诱导Th17反应从而帮助免疫调节。
(2)胞外多糖
由双歧杆菌和乳酸菌产生的细菌胞外多糖(EPS)可主要分为同多糖HoPS和杂多糖HePS。EPS具有免疫调节作用,肠上皮细胞的碳水化合物识别受体可能参与与EPS的互作和免疫应答的调节,此外EPS能够作为保护层,维持产EPS的菌株在肠胃中的生存能力。另一方面,HoPS和HePS能够作为碳源,被肠道微生物利用,在饥饿条件下帮助维持稳定的菌群平衡,产EPS的菌株可以拮抗致病菌,减少其在肠道表皮的粘附,增加肠粘膜屏障及免疫作用。
(3)DNA
双歧杆菌的基因组中含有较高的GC含量,其中未甲基化CpG基序可以与免疫细胞上的TLR9相互作用。部分研究指出双歧杆菌DNA具有免疫调节活性的作用。如CpG基序可促进Th1反应,帮助对抗细胞内病原体如病毒等。另一篇则报道来自于B. longum BB536株中寡脱氧核苷酸能够抑制抗卵清蛋白的IgE含量帮助对抗免疫等。
双歧杆菌可代谢分解多糖促进其在哺乳动物肠道中的定殖,功能基因组分析揭示,双歧杆菌的基因组中含有大量与碳水化合物代谢相关的基因,且在富含多糖的环境中表现出物种特异性的适应性。饮食中(淀粉、木聚糖等)及宿主产生(母乳聚糖、黏蛋白等)的多糖等是塑造双歧杆菌基因组的潜在进化动力。双歧杆菌之间具有互养活性,可将复杂的多糖水解后产生较为简单的多糖,后者可被其它菌种/菌株利用,而被不同菌株代谢后生成的不同产物(如荚膜组分、短链脂肪酸)引起效应性或调节性免疫反应,从而影响先天性及适应性免疫反应,维持宿主的免疫平衡。
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-总结-
人类肠道健康看放线菌,谈到放线菌,我们就必须得关注双歧杆菌了。它是人体内数量最多的菌属之一,这一点在婴儿时期尤为明显,就连哺乳期,它也是构成细菌总数的大多数。它们是早期肠道菌群的开拓者之一,对人们日常饮食中的新陈代谢扮演着重要的角色。
目前双歧杆菌已被证明与人类免疫细胞通过特定的途径相互调节、相互作用,构成机体的先天免疫过程与适应性免疫过程。双歧杆菌细胞或由这些微生物产生的特定分子,在维持我们的健康生理状态中,具有触发免疫调节反应的重要潜力,需要我们更多的努力,去研究如何进行这种双歧杆菌和宿主细胞之间的分子通信。
原文信息
本文翻译整理自Lorena Ruiz, Susana Delgado, Patricia Ruas-Madiedo, Borja Sánchez and Abelardo Margolles. Bifidobacteria and Their Molecular Communication with the Immune System. Frontiers in Microbiology, 2017, Volume 8, Article 2345. 10.3389/fmicb.2017.02345.