哺乳动物的肠道温暖湿润，营养丰富，是细菌生长的理想环境。肠道中"好菌群"通常被称为微生物群，是人体的重要伙伴，有助于消化纤维、提取营养和预防各种疾病。我们都熟悉由进入人体的有害或致病性细菌引起的免疫反应和疾病——那么，如果免疫系统进化到能够击退微生物，那么哺乳动物如何与肠道中的有益细菌保持和谐的关系呢?
现在，加州理工学院的一项新研究表明，一种特殊的有益细菌实际上是如何利用人体的免疫反应，使其能够在肠道中舒适地定居下来。
这项工作是在Sarkis Mazmanian、Luis B.和Nelly Soux教授的实验室里完成的，他们是微生物学和传统医学研究所的研究员。5月3日发表在《科学》杂志网络版上的一篇论文描述了这项研究。
在研究生格雷戈里·唐纳森的带领下，马兹马尼亚实验室的研究人员选择检测一种名为脆弱类杀菌剂的微生物。这种特殊的物种在包括人类在内的许多哺乳动物的大肠中大量存在，马兹马尼安实验室此前曾证明，这种物种可以保护小鼠免受某些炎症和神经疾病的影响，比如炎症性肠病和多发性硬化症。有趣的是，尽管B有多种菌株。脆弱的是，健康的人只与一种菌株形成长期的一夫一妻关系。
其他实验室的研究表明，大多数人携带着相同的B型血。唐纳森说，脆弱贯穿于他们的一生。我们想在分子水平上了解这些细菌是如何以稳定、长期的方式在肠道中定植的
首先，研究人员旨在检测B。脆弱菌与肠道的共生关系是通过观察细菌所居住的位置来实现的。通过对小鼠肠道样本的电子显微镜成像，研究小组能够看到B。脆弱的团块聚集在肠粘膜厚层的深处，紧贴着肠表面的上皮细胞。唐纳森和他的同事们从理论上认为，这种空间生态位对于单个物种定居并建立稳定的立足点是必要的。
团队接下来的目标是确定什么机制允许B。易生菌在肠道内的这种生态位上殖殖。他们发现每个B。脆弱细菌被包裹在由碳水化合物制成的厚胶囊中。这种胶囊通常与病原体(坏细菌)有关，它们试图隐藏自己不被人体免疫系统识别和攻击。缺乏这种包膜的突变细菌不能聚集，也不能居住在粘膜层。因此，研究人员推断包膜碳水化合物对B。脆弱的菌株垄断了它们在肠道中的生态位。
由于已知细菌胶囊与致病菌的免疫反应有关，Donaldson和Mazmanian推测可能也存在对B。fragilis 胶囊。事实上，他们发现抗体，免疫蛋白，抓住并标记特定的细菌或病毒，让其他免疫细胞吞噬和破坏，与B结合。肠内易碎胶囊。一种特殊的抗体，免疫球蛋白A或IgA，存在于整个肠道中——事实上，它是人类产生最多的抗体——但它的特殊功能一直是个谜。
正常情况下，抗体反应意味着致病菌即将死亡。但奇怪的是，IgA对大多数正常生活在肠道中的细菌没有负面影响。在B的情况下。研究人员发现，脆性实际上有助于细菌粘附上皮细胞。此外，在缺乏IgA的小鼠中，这种细菌在肠道表面定植和维持长期稳定方面的成功率较低。
研究小组认为，这种IgA对B的反应。fragilis胶囊有助于将细菌固定在上皮表面，因此具有优势。
唐纳森说，令人惊讶的是，免疫反应实际上有助于有益细菌的生长，而有益细菌反过来又有助于宿主的生长。免疫学的研究主要是在病原菌的背景下进行的。但是肠道里有上万亿的细菌，大多数时候它们都不会让你生病。我们的研究表明，对这些细菌有积极的免疫识别，但这有助于而不是阻碍它们。这表明免疫系统不仅仅是防御系统，抗体不仅仅是武器
在未来的工作中，研究人员计划首先研究肠道的抗体反应是如何产生的，以及为什么它有助于B。而其他抗体则会伤害细菌。最终，这项工作可以通过使用益生菌来改善其他有益细菌的定植。
马兹马尼安说，在过去的十年里，许多研究对肠道微生物群在各种疾病、生活方式、地理位置和出生后的情况进行了分析。我们已经了解到微生物组的群落组成与特定的条件有关——例如，微生物组结构的改变可能导致炎症性肠病、自闭症和帕金森病。目前尚不清楚的是，微生物是如何建立和维持的。我们的研究揭示了一种分子机制，通过这种机制，特定的有益菌通过参与和吸收免疫系统，而不是像病原体那样试图逃避免疫系统，从而积极促进长期的肠道定殖。这一发现可能导致纠正微生物群失衡的新方法，并可能预防和治疗各种人类疾病
本文题目为"Gut microbiota利用免疫球蛋白A进行粘膜定植。除了Donaldson和Mazmanian，加州理工学院的其他合著者还包括电子显微镜科学家Mark Ladinsky;俞敏洪(理学学士，17岁)，曾修读学士学位;研究生Bryan Yoo;百岁生物学教授帕梅拉·比约克曼。其他合著者还有加州大学圣地亚哥分校的乔恩•桑德斯(Jon Sanders)和罗布•奈特(Rob Knight)、周文驰(Wen-Chi Chou)和Eli &的阿什利•厄尔(Ashlee Earl)麻省理工学院和哈佛大学的Edythe Broad Institute，以及贝勒医学院的Margaret Conner。资金由美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会和美国传统医学研究所提供。
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