肠道菌群,人体肠道的正常微生物,如双歧杆菌,乳酸杆菌等能合成多种人体生长发育必须的维生素,如B族维生素(维生素B1、B2、B6、B12),维生素K,烟酸、泛酸等,还能利用蛋白质残渣合成必需氨基酸,如天冬门氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸和苏氨酸等,并参与糖类和蛋白质的代谢,同时还能促进铁、镁、锌等矿物元素的吸收。这些营养物质对人类的健康有着重要作用,一旦缺少会引起多种疾病。 人体肠道内寄生着10万亿个细菌,它们能影响体重和消化能力、抵御感染和自体免疫疾病的患病风险,还能控制人体对癌症治疗药物的反应。
影响肠道菌群的因素Brain-Gut axis
当大脑有应激反应时,可通过肾上腺素能神经途径改变肠道菌群稳态,引起肠道内环境紊乱。最常见的是应激性肠炎(IBS),即在你紧张的时候可引起急性腹泻的一种疾病。实验小白将有专刊为大家介绍这种神秘的疾病。
酒精 & 肠道菌群
酒精和乙醛等可增加肠道的通透性,引起肠道菌群紊乱,导致菌群分泌LPS、PGN、flagellin、CpG以及DNA增加,最终改变肝内免疫反应,促进酒精性肝病等肝脏疾病的发生发展。
宿主粪便中的miRNA & 肠道菌群
宿主粪便中的miRNA可进入像F.nucleatum 和E.coli等肠内细菌,调控其基因的转录,最终影响这些肠内细菌的生长。粪便中缺少miRNA可导致肠内菌群紊乱,加重大肠炎发展;而移植正常小鼠粪便中的miRNA则可减轻大肠炎症状。
宿主遗传背景 & 肠道菌群
2014年cell杂志发文称,同卵双生比异卵双生具有更相似的肠道菌群组成,而且鉴定出多种和遗传有关的肠道细菌种属。另外,该文章还发现减肥相关肠道细菌(Chtistensenella minuta).如上图所示,与肥胖的人相比,苗条的人具有更高水平的C.minuta,而无菌小鼠接受C.minuta移植后,小鼠体重减轻。
肠道菌群的作用肠道菌群 & 免疫
?肠道菌群的代谢产物中的短链脂肪酸(Short-chain fatty acids)、芳香烃受体的配体(AHR liagands)、多胺类物质(polymines)等都可显著影响机体的免疫功能。尤其是短链脂肪酸可结合多种GPR分子,诱导Treg细胞和耐受型的DC细胞产生,维持肠道稳态,最终降低Th2、过敏等炎症反应。
肠道菌群很多自身组分(如LPS、鞭毛蛋白、肽聚糖、甲酰基多肽以及特殊的核酸等)都可调控机体的免疫反应。例如(如上图所示),肠道拟杆菌的成分PSA经过DC细胞提呈后,诱导Treg细胞产生,同时抑制Th1和Th17细胞反应
肠道菌群还可通过代谢产物、刺激免疫细胞分泌细胞因子、诱导肠内分泌细胞产生5-HT、影响神经细胞等方式调节大脑活动,最终影响人的行为、心情、学习和记忆等活动。
肠道菌群 & 肿瘤
在TLR信号存在的卡波氏肉瘤模型中,肠道共生菌产物触发TLR5信号,促进肿瘤生长。而抗生素处理后,可控制肿瘤生长;而在TLR5信号缺失的卵巢癌和乳腺癌模型中,异常的肠道菌群可通过诱导IL-6和IL-17的产生促进肿瘤的发生发展。而抗生素处理后,也可抑制这两种肿瘤的生长。
肠道菌群刺激免疫细胞分泌ROS,阻断肿瘤细胞的DNA修复和转录,导致细胞死亡,最终可增强奥沙利铂(oxaliplatin)的疗效;而在小鼠自发的肿瘤模型中,抗生素清除肠道菌群后可减弱CpG的疗效。同时,研究发现肠道菌群可显著增加anti-PD-1/PD-L1和anti-CTLA-4治疗肿瘤的效果。
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