Nature：生病時不可或缺的糖

日期：2014-10-31 08:47:18

為了在生病期間保護(hù)腸道細(xì)菌，生病小鼠的腸道中生成了一種特殊的糖類來作為微生物群的食物及維持健康的微生物平衡。這一保護(hù)性的機制似乎還幫助抵抗了其他有害的病原體，其遭到破壞有可能在人類的一些疾病如克羅恩病中發(fā)揮了作用。來自芝加哥大學(xué)的科學(xué)家們將這些研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在了近期的《自然》（Nature）雜志上。

論文的資深作者、芝加哥大學(xué)免疫學(xué)委員會主席Alexander Chervonsky博士說：“在生病的情況下宿主和他們的腸道菌群都要受到影響，但宿主保護(hù)了這種互惠互利關(guān)系。”

當(dāng)面對系統(tǒng)性疾病時動物不會去覓食，而是會少吃東西來保存能量及剝奪病原體的營養(yǎng)。但這可能會傷害腸道的有益菌，它們在健康和疾病中起著重要的作用。

為了探究疾病過程中微生物群得到支持的機制，Chervonsky和他的研究小組將焦點放到了宿主生成的潛在內(nèi)部資源——L-巖藻糖（L-fucose）上。研究證實這種糖可以影響腸道細(xì)菌。宿主不能利用L-巖藻糖作為能源，但當(dāng)它與蛋白質(zhì)結(jié)合時，菌群可以利用它來作為食物來源。而在正常情況下，小鼠的小腸幾乎不會生成L-巖藻糖。

該研究小組將幾種不同的小鼠暴露在模擬一種全身性感染的分子之下。小鼠病倒了，其攝食及飲水減少，體重減輕。在誘導(dǎo)這一疾病的幾個小時后，研究人員觀察到小腸的幾乎所有表面都有L-巖藻糖生成及存在。這一效應(yīng)只見于響應(yīng)疾病之時。

研究人員隨后對缺失Fut2的遺傳工程小鼠進(jìn)行了測試，Fut2基因負(fù)責(zé)了L-巖藻糖的生成。缺失Fut2的小鼠在正常情況下保持健康，但在誘導(dǎo)疾病之后其恢復(fù)體重的速度要比正常同類慢得多。只有具有完整腸道菌群且能夠生成L-巖藻糖的小鼠能夠有效地恢復(fù)。

Chervonsky 說：“能夠生成L-巖藻糖的小鼠比不能生成L-巖藻糖的小鼠恢復(fù)得更好。如果你除去細(xì)菌這一效應(yīng)就會消失。”

研究小組采用遺傳分析證實，生成L-巖藻糖在代謝上影響了腸道細(xì)菌。他們指出，缺失Fut2的生病小鼠相比正常小鼠有害微生物基因的表達(dá)顯著增高。研究人員推測生成L-巖藻糖以某種方式阻止了機會菌表達(dá)毒性基因，他們將小鼠暴露于一種溫和細(xì)菌病原體之下，四天后誘導(dǎo)出疾病。在這種情況下，缺失Fut2的小鼠比正常小鼠減去了顯著更多的體重，表明生成L-巖藻糖幫助宿主抵抗了其他的有害病原體。

有趣的是，大約20%的人類缺乏生成L-巖藻糖的一種功能性基因，這一問題與稱作為克羅恩病的炎性腸病存在關(guān)聯(lián)。

Chervonsky 說：“我們推測，沒有L-巖藻糖，致病基因的活性無法得到阻斷，這就是細(xì)菌在克羅恩病中起作用的原因。在未來我們能否將其應(yīng)用于治療還需要更深入的研究。”