1、讀書報告,腸道微生物對宿主免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)及其可能機制 參考文獻：動物營養(yǎng)學報 制作人：楊國峰 主講人：余洋,動物腸道內(nèi)微生物區(qū)系組成豐富且多樣，除細菌外，還包括古細菌、病毒、真菌和原蟲。,雙歧桿菌,乳酸桿菌,胃腸道是機體與外界接觸最為廣泛的器官之一。它不僅是消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)的場所，而且是機體阻止腸道細菌移位的一道重要防線。腸道是一個開放的生態(tài)系統(tǒng)，其中棲居著大量的微生物。歷經(jīng)長期進化，這些微生物與宿主之間建立了穩(wěn)定的共生關(guān)系，直接影響著宿主的健康。正常生理狀態(tài)下，腸道微生物可以促進宿主免疫系統(tǒng)的發(fā)育，并可通過脂多糖、脂蛋白以及代謝產(chǎn)物等特定組分調(diào)控宿主的免疫反應(yīng)，形成一道腸道生物屏障。,腸道細

2、菌90.0%-99.9%是厭氧菌，它們有的是有益菌，有的是有害菌，也有的是中性菌，構(gòu)成了腸道的正常菌群。腸道細菌種群多達500種，但這些種僅歸屬于少數(shù)幾個門。其中人類和小鼠腸道中以厚壁菌門和擬桿菌門為主，由于消化道不同部位蠕動速度和微環(huán)境明顯不同，所以其中定植的細菌數(shù)量與組成存在著顯著差異。從消化道的近端到遠端細菌的數(shù)量和多樣性逐漸遞增。,一.腸道微生物組成產(chǎn)生影響因素,1. 基因型是決定腸道微生物區(qū)系組成的首要因素。 研究發(fā)現(xiàn)小鼠后代與母親的腸道微生物區(qū)系組成密切相關(guān)。與非親緣關(guān)系的個體相比，來自同一個家族的個體（雙胞胎之間和雙胞胎與母親之間）具有更相似的細菌結(jié)構(gòu)和功能。,2.飼糧和生活環(huán)境

3、 飼喂低脂高糖和高脂高糖飼糧對成年小鼠盲腸內(nèi)容物中微生物的影響時發(fā)現(xiàn)，2種飼糧下其盲腸內(nèi)容物中細菌多樣性不同，飼喂低脂高糖飼糧小鼠的盲腸菌群組成以厚壁菌為主，而飼喂高脂高糖飼糧小鼠的盲腸菌群組成以柔膜菌門為主。這一研究結(jié)果與人類膳食中隨碳水化合物含量的減少，腸道細菌中羅氏菌屬所占比例減少的研究結(jié)果一致。,L,利用熒光定量PCR技術(shù)對飼喂不同飼糧的肉雞腸道微生物進行了分析，發(fā)現(xiàn)從742日齡，飼喂玉米飼糧的肉雞回腸黏膜中腸球菌數(shù)量逐漸減少，而飼喂高粱飼糧的肉雞卻沒有發(fā)生任何變化。此外，斷奶應(yīng)激會改變仔豬腸道的菌群結(jié)構(gòu)。 因此，在動物個體發(fā)育的過程中，基因型、飼糧和環(huán)境等因素相互作用使得腸道菌群具有

4、多樣性和宿主特異性。,二、腸道微生物促進宿主免疫系統(tǒng)的發(fā)育,2.1刺激杯狀細胞分泌黏蛋白，保障黏液層完整 粘液層：腸道黏液層由杯狀細胞分泌的黏蛋白組成，覆蓋于上皮細胞之上。 黏液層不僅具有潤滑劑功效，有利于腸道蠕動，而且其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可有效阻止細菌穿過腸黏膜上皮，經(jīng)淋巴管到達腸系膜淋巴結(jié)，再進入其他臟器和血液循環(huán)，為宿主提供保護屏障。黏液層的存在可有效防止細菌移位，而腸道微生物的存在則可激發(fā)杯狀細胞分泌黏蛋白，保障黏液層結(jié)構(gòu)的完整，從而發(fā)揮屏障作用。,很多無菌動物的腸黏膜均會變薄，例如在無菌雞中，腸道黏蛋白的產(chǎn)生和分泌下降導致小腸黏膜發(fā)育不成熟；無菌小鼠的結(jié)腸杯狀細胞減少，黏液層變薄，而受細菌LP

5、S或肽聚糖刺激后，杯狀細胞分泌黏蛋白，使黏液層恢復到普通小鼠厚度。 2.2誘導淋巴組織 發(fā)育集合淋巴小結(jié)（PP),孤立淋巴濾泡(ILF)和腸系膜淋巴結(jié)(腸系膜淋巴結(jié))共同組成腸道黏膜相關(guān)淋巴組織(MLN)。集合淋巴小結(jié)和腸系膜淋巴結(jié)的發(fā)育起始于出生前，由形成于胎兒肝臟的淋巴組織誘導細胞誘導。,而出生后兩者的發(fā)育則要依賴于腸道微生物的定植。腸道菌群是一種重要的抗原，可刺激腸道粘膜相關(guān)淋巴組織的發(fā)育成熟，而腸道粘膜相關(guān)淋巴組織產(chǎn)生的免疫反應(yīng)又受控于腸道菌群組成及其代謝活性。 細菌刺激腸道粘膜相關(guān)淋巴組織發(fā)育主要是通過樹突狀細胞識別細菌及其代謝產(chǎn)物而實現(xiàn)。,樹突狀細胞對細菌的識別主要有3條途徑： 1

6、.通過集合淋巴小結(jié)腸腔面的M細胞吞飲，傳遞給集合淋巴小結(jié)內(nèi)的樹突狀細胞； 2.彌散分布于整個腸道上皮黏膜固有層的樹突狀細胞從腸腔上皮細胞間伸出突觸與細菌接觸；3.細菌代謝產(chǎn)物直接經(jīng)細胞旁途徑進入腸黏膜固有層，進而與樹突狀細胞反應(yīng)。,這一識別過程中，樹突狀細胞表面的Toll樣受體是微生物成分引發(fā)樹突狀細胞活化的橋梁。 1.TLR4可以識別革蘭氏陰性菌LPS;TLR2的配體較TLR4的廣泛，包括脂蛋白、脂多肽、脂壁酸、阿拉伯甘聚糖及酵母多糖等； 2.TLR3特異識別病毒復制的中間產(chǎn)物雙鏈RNA；TLR9識別細菌的胞嘧啶-磷酸-鳥嘌呤二核苷酸。,TLR識別細菌及其代謝產(chǎn)物后,進一步激活髓樣分化蛋白M

7、TD88接頭蛋白樣蛋白和含白細胞介素-1受體結(jié)構(gòu)域能誘導B型干擾素的接頭分子相關(guān)接頭分子信號通路，使樹突狀細胞活化。 活化后的樹突狀細胞誘導集合淋巴小結(jié)生發(fā)中心的T細胞增殖,促使B細胞分泌免疫球蛋白IgA;通過傳入淋巴血管遷移至腸系膜淋巴結(jié),誘導效應(yīng)細胞T增殖,使腸系膜淋巴結(jié)發(fā)育成熟;刺激B細胞和募集T細胞,導致隱窩小結(jié)發(fā)育成為成熟的孤立淋巴濾泡。Hamada等報道無菌小鼠中的孤立淋巴濾泡發(fā)育不完全,而革蘭氏陰性菌的PGN可以誘導無菌小鼠孤立淋巴濾泡的形成。與此相似，淋巴組織如以及分泌IgA的漿細胞在無菌仔豬中的發(fā)育也不成熟，但ASF定植無菌仔豬腸道后，導致大部分ASF菌株形成，從中篩選出Br

8、istol微生物，它們可以提高血清IgA和IgM水平,為進一步研究微生物定植對宿主腸道黏膜和免疫系統(tǒng)的發(fā)育提供了一種生物模型,TLR 信 號 通 路,三.腸道微生物調(diào)節(jié)機體免疫系統(tǒng)的可能機制,T細胞是維持腸道免疫穩(wěn)態(tài)的重要執(zhí)行者。樹突狀細胞通過TLR識別腸道細菌的過程中，不同類型的細菌被不同家族的TLR識別,激活髓樣分化蛋白和TRAM-TRIF信號通路，產(chǎn)生不同的細胞因子，進而調(diào)節(jié)T細胞向不同亞群分化，實現(xiàn)細菌耐受與免疫的平衡。T細胞對腸黏膜免疫屏障的調(diào)節(jié)主要表現(xiàn)在輔助性T細胞和調(diào)節(jié)性T細胞的調(diào)節(jié)。Th細胞前體細胞在白細胞介素-12作用下定向分化為Th1細胞;白細胞介素-4作用下定向分化為Th

9、2細胞;白細胞介素-6、白細胞介素-23和B型轉(zhuǎn)化生長因子作用下定向分化為Th17細胞。,Th1和Th2細胞合成淋巴因子的種類不同,兩者分別介導遲發(fā)型和速發(fā)型超敏反應(yīng)。白細胞介素-17是Th17細胞的主要效應(yīng)因子，能有效介導機體的炎癥反應(yīng)和自身免疫性疾病，如實驗性自身免疫性腦炎、哮喘、類風濕性關(guān)節(jié)炎等。研究發(fā)現(xiàn)，Th1和Th2細胞分別產(chǎn)生的型干擾素和IL-4可共同下調(diào)細胞反應(yīng)和可共同下調(diào)Th17細胞反應(yīng).。白細胞介素-27是一種新的IL-12家族細胞因子，可以通過下調(diào)IL-6和TGF-的表達對Th17細胞的分化起到抑制作用,但Th1細胞釋放的TFN可增強Th17細胞的發(fā)育.,Th細胞前體細胞在

10、TFG-B單獨誘導下分化為Treg細胞,分泌TGF-并表達轉(zhuǎn)錄因子叉頭/翼狀螺旋轉(zhuǎn)錄因子3,抑制Th17和Th1細胞的促炎反應(yīng)。 分節(jié)絲狀菌已被證實是Th17細胞強有力的誘導者.。SFB定植可以上調(diào)SAA的表達,刺激CDLLc 樹突狀細胞產(chǎn)生IL-6和IL-23,促進Th17細胞分化，而有害菌鼠傷寒沙門氏菌能誘導T細胞分化為產(chǎn)生IFN-Y的Th1細胞。脆弱型擬桿菌產(chǎn)生的多糖A能刺激Treg細胞分化，分泌白細胞介素-10，對抗Th17和Th1細胞反應(yīng),小結(jié) 雖然腸道微生物在宿主免疫系統(tǒng)的成熟過程中扮演著重要角色，并且可通過LPS、脂蛋白以及代謝產(chǎn)物等特定組分調(diào)節(jié)宿主的免疫反應(yīng)，影響腸道內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，但腸道微生物調(diào)控宿主免疫反應(yīng)的確切機制仍有待進一步研究。其次，腸道內(nèi)病毒、噬菌體等與宿主免疫系統(tǒng)之間的相互作用也越來越成為研究的熱點，也值得深入探究。正常情況下，動物