Nature长文：肠道菌群到底如何影响免疫系统

我们吃饭的时候，不仅仅只是填报自己的肚子，同时还养活了肠道中不计其数的肠道菌群。在过去的15年中，研究人员发现，肠道微生物产生的代谢产物可以改变人们的各种健康问题，例如糖尿病、心脏病和抑郁等。

最近Nature和Science更是连发数文，研究了肠道菌群对高血压等疾病的影响。刊登在《Nature》上最新的一篇研究阐述了肠道菌群代谢可以影响肠道的免疫健康。

这篇发表在《Nature》上的名为《A gut bacterial pathway metabolizes aromatic amino acids into nine circulating metabolites》的文章指出，肠道菌群——生孢梭菌可以改变小鼠血液中某些化学物质的含量，进而影响肠道和免疫系统的相关功能。

斯坦福大学的Justin Sonnenburg博士， Michael Fischbach博士以及其他的研究人员在这项研究中揭秘了肠道细菌可以通过产生相应的代谢产物从而影响免疫系统。

关键中间物：IPA

以前的研究已经表明肠道菌群中的某些菌群，例如C.芽孢杆菌，可以分解氨基酸——色氨酸产生的代谢产物并生成吲哚丙酸（IPA）。

IPA有助于强化肠壁，增强肠内物质的吸收。

色氨酸

而在本次拟研究中，研究人员首次详细的阐述了C.芽孢杆菌是如何一步步的将色氨酸代谢成IPA的。

他们总共在代谢过程中发现了12种化合物，其中九种可以在血液中积累，三种仅由细菌产生。紧接着，研究者首次对C.芽孢杆菌参与代谢色氨酸分子的基因进行了研究。

发现了有一个名为FLDC的基因——在合成IPA的过程中发挥了十分重要的作用。

FLDC基因！关键所在！

研究小组将无菌小鼠分为两组，其中一组给予能够产生IPA的野生型C.芽孢杆菌处理，标记为对照组；另一组给予FLDC基因敲除的C.芽孢杆菌，标记为实验组，分别观察两组小鼠血液中IPA的水平。

实验结果显示，对照组小鼠血液中的IPA水平约为80微摩尔；实验组小鼠的血液中难以检测到IPA。

最后，研究人员进一步探讨了IPA的水平是如何对小鼠产生影响的。

他们发现，血液中IPA水平较低的实验组小鼠体内有更多的免疫细胞，包括中性粒细胞、经典单核细胞和记忆T细胞。这表明免疫系统的两个分支——先天免疫系统和适应性免疫系统被激活。

但是，实验组小鼠也存在更多的肠道渗透现象，这往往是肠道疾病例如肠炎发生的信号，需要引起足够的重视。

结果表明，当研究人员通过敲除FLDC基因来阻断小鼠的C.芽孢杆菌分解色氨酸的能力时， IPA在体内的生成减少，导致小鼠的免疫系统和肠道系统发生了一定的变化。

“这是一个生动的例子，揭示了微生物是如何在小鼠的身体里发挥作用的，并且我们可以利用微生物的这种作用，来帮助我们改善健康。” Sonnenburg说道。

肠道菌群：造福健康

Sonnenburg强调，如果实验的结果适用于人类，那它可能为治疗某些疾病指明了一个新的方向：某些肠炎的治疗不是简单的服用某些药物，例如IPA，医生应该做的是调整细菌代谢物的水平。例如，我们可以通过增加C.芽孢杆菌的水平和保障患者足够量的色氨酸来治疗肠炎。

Sonnenburg补充道：“这个实验结果给了我们一个具体的案例，告诉我们如何能够针对肠道内的微生物和其代谢产物来设计改善一个人的健康状况。”

该研究小组计划明年研究C.芽孢杆菌和小鼠IPA水平与更复杂的肠道菌群而不是无菌小鼠之间的关系并开始研究其他可能产生健康影响的肠道微生物代谢产物。

这个实验给我们提供了一个很好的例子，微生物的单个基因也可以影响宿主健康，IPA其实只是微生物代谢产物的冰山一角，” Fischbach说，“可能有更多的微生物代谢产物对人体存在巨大的影响，这也是我们未来研究的方向。”

参考资料：A gut bacterial pathway metabolizes aromatic amino acids into nine circulating metabolites. doi:10.1038/nature24661. Dylan Dodd, Matthew h. Spitzer, William Van treuren, Bryan D. Merrill, Andrew J. hryckowian, Steven K. higginbottom, Anthony Le, tina M. Cowan, Garry P. nolan, Michael A. Fischbach & Justin L. Sonnenburg

（转化医学网360zhyx.com）