Nature發布重要免疫發現

日期：2016-06-01 09:39:11

通過研究年齡從出生到2歲的雙胞胎，華盛頓大學醫學院的科學家們證實腸道免疫系統與腸道數十萬億的微生物同步發育。這些研究發現對于認識健康生長的基礎，及各種免疫疾病如炎性腸病、食物過敏和營養不良兒童對口服疫苗反應不良的起因具有重要的意義。

發表在5月25日《自然》（Nature）雜志上的這項研究，包含了從生活在圣路易斯都會區的40對健康雙胞胎處收集的數據。它還包含了來自無菌小鼠（缺乏自身的腸道微生物）的數據。這些小鼠接受了兩對雙胞胎的腸道微生物移植物。研究人員分析了年齡、遺傳、飲食和其他的環境因素（例如嬰兒是陰道分娩或是剖腹產娩出）對腸道免疫系統形成以及菌群的影響。

論文的資深作者、華盛頓大學基因組科學與系統生物學中心主任及杰出大學教授Jeffrey I. Gordon博士（Cell：寶寶健康成長不能缺少它）說：“這項研究為我們提供了一種途徑探究腸道菌群和免疫系統在健康嬰兒及兒童中共同發育的情況。如果我們能夠了解這兩個系統的正常互作機制，我們就可以開始確定在出生后的發育關鍵時期這些互作遭到的破壞，以及這樣的破壞可能導致疾病的機制。最終的目標是制定出一些方法來支持兩個系統健康協調地發育。”

定居在腸道內的微生物擔當著重要的職責，如生成維生素和加工營養物質等。Gordon將腸道中的菌群描述為是必須與機體其他的組織、器官和系統一起發育的微生物“器官”。為了讓微生物群能夠執行其許多的任務，腸道必須有一個有效的屏障防止居住菌侵入機體的其他部位，不會對這些有益微生物發動慢性免疫攻擊。

在以往的研究中Gordon研究小組幫助定義了腸道菌群的正常發育。通過研究孟加拉國、馬拉維以及現在圣路易斯的嬰兒和幼兒，研究人員已鑒別出了在不同的地理區域，飲食各異的健康兒童共享的一些腸道菌群發育元件。這些研究證實營養不良有可能至少在部分程度上是由于無法正常發育的不成熟腸道菌群所導致。

在當前的研究中，Gordon和同事們研究了同卵雙胞胎和異卵雙胞胎，這使得研究人員能夠隨著孩子的成長比較生活在同一家庭密切相關的個體及對比不同的家庭。

研究人員通過探究一種最重要的抗體免疫球蛋白A(IgA)與發育腸道菌群成員之間的互作，估計了腸道免疫系統的發育。通過確定IgA靶向及未靶向哪些細菌，研究人員能夠標記出腸道免疫系統成熟的不同階段。

Gordon和他的研究小組證實，IgA結合了存在于發育菌群中的一些菌株。他們還證實這種IgA“靶向模式”不僅反映了成熟菌群中這些菌株豐度的變化模式。研究嬰兒生命早期的腸道微生物，他們發現家庭之間IgA靶向細菌的模式非常的不同，但隨后在嬰兒生命的第二年朝著一個共享的IgA靶向“程序”進化。隨著嬰兒的成長，同卵雙胞胎與異卵雙胞胎相反對IgA靶向細菌相似度只有輕微的影響。

為了鑒別出人類遺傳學之外可能控制靶向的因素，研究人員將從兩對6月和18月齡雙胞胎處取得的腸道菌群樣本，移植到了年輕的無菌小鼠體內。他們喂給小鼠一系列的飲食模擬從乳汁哺乳轉變為固體食物，為了進行比較，隨后又恢復乳汁喂養。在動物模型中重現了在雙胞胎中看見的年齡特異性的IgA靶向細菌模式。并且，一些（并非大部分）IgA反應受到飲食轉換的影響，表明飲食起部分作用，但細菌的內部特性，例如它們的表面特征，在支配腸道免疫系統靶向它們中是更大的作用因子。

Gordon研究小組當前正在確定在這些雙胞胎中共享的腸道IgA反應正常成熟程序是否適用于世界上不同地區的嬰幼兒，包括一些營養不良肆虐的地區。

這項研究還提出了腸道免疫可能發生功能故障的一種新途徑。雖然一些個體可能僅僅是缺乏足夠量的IgA，另一些人或許有著從前被忽視的，以異常的IgA靶向腸道細菌模式呈現的IgA缺陷。