科學家發現控制腸道細菌的新機制

Annalaura Mastrangelo、David Sancho, Salvado Iborra、María Martínez-López,以及Ruth Conde Garrosa。圖片來源:CNIC
  • 腸道屏障規範共生微生物的定位,令它們留在腸道。
  • 當腸道屏障受損時,腸道細菌會擴散到肝臟和其他器官而引發炎症和代謝疾病。
  • 有些疾病和因素,例如飲食習慣,會削弱屏障的功能。
  • Mincle受體(Clec4e)可以強化腸道屏障。

腸道微生物群系的免疫反應可以確保微生物處於它們應屬的位置。當腸道的免疫屏障受損時,腸道細菌會擴散並引起全身炎症。西班牙國家心臟病研究中心(CNIC)和馬德里康普頓斯大學免疫學系的研究發現一種免疫屏障調節的新機制。

這項發表於《Immunity》的研究確定,這種機制可以令乳酸桿菌等腸道細菌強化腸道屏障,從而鞏固互利關係並預防炎症。這結果對於代謝疾病治療所衍生的腸外共生細菌擴散會構成潛在困難。

研究主管兼CNIC免疫生物學實驗室負責人David Sancho解釋說:「這些腸道細菌含有或分泌特異性結合的Mincle受體(Clec4e)。Mincle會在樹突狀細胞(屬於先天免疫系統中的抗原呈遞細胞)的表面滋生,其功能是強化腸道屏障。」

腸道屏障規範共生微生物的定位,令它們留在腸道。有些疾病和因素,例如飲食習慣,會削弱屏障的功能,引發自身免疫和代謝性的全身炎症。

研究小組提出以益生菌或益生元作為這些疾病的新治療方向,不過他們還需要先弄清楚相關機制的運作。

分子機制

對於共生腸細菌如何促進維持腸道屏障的分子機制,研究人員知之甚少。Sancho說:「我們的研究表明,共生細菌與Mincle受體的相互作用可以促進平衡腸道細菌的免疫反應,並且防止它們擴散到肝臟和其他器官而引發炎症和代謝疾病。」

對於動物缺乏Mincle,「我們發現從腸道擴散至肝臟的細菌數量增加,並引起炎症和代謝變化。」研究結果顯示Mincle作為未來治療方法的潛力,有望強化受損或衰弱的腸道屏障。

研究還表明,缺乏Mincle的老鼠會減少腸淋巴細胞生產細胞因子IL-17和IL-22的數量。研究聯合主任Salvador Iborra解釋說:「Mincle能令共生細菌促進免疫反應,從而強化腸道屏障及防止全身性炎症。」

研究小組還發現,通過共生微生物,例如乳酸桿菌,與腸道樹突細胞上的Mincle的相互作用,老鼠的腸道屏障得以在早期發育時得到強化。研究第一作者María Martínez-López說:「宿主免疫系統和共生微生物之間的新分子通訊途徑會對發展治療方法有重要的影響。」

原文:https://medicalxpress.com/news/2019-01-scientists-watchdog-intestinal-bacteria.html


腸道微生物群系對動脈粥樣硬化有重大影響

圖片來源:University of Western Ontario
  • 動脈粥樣硬化是心臟病和中風的主要原因之一,其衡量標準是頸動脈中斑塊積累的程度。
  • 微生物群系不應該以細菌種類作定義,而是以細菌功能及其產物為基準。
  • 腸道微生物群系對動脈粥樣硬化的風險有重大的影響,並為帶有原因不明的動脈斑塊積聚的患者提供新的治療選擇。
  • 益生菌可以用於對抗腸道內的化合物,並降低心血管疾病的風險。
  • 改變腸道微生物的組合可以有助治療動脈粥樣硬化

西安大略大學和勞森健康研究所的研究人員發現腸道微生物與動脈粥樣硬化之間存在一種新關聯。動脈粥樣硬化是心臟病和中風的主要原因之一,其衡量標準是頸動脈中斑塊積累的程度。

為了理解腸道細菌在動脈粥樣硬化中所起的作用,研究人員測試腸道微生物中代謝產物的血液水平。他們招募了316名三種不同類型的患者。他們包括動脈斑塊量與傳統風險因素所預測的一致的患者、傳統風險因素水平高,但動脈正常的非動脈粥樣硬化患者,以及沒有傳統風險因素,但動脈斑塊量高的動脈粥樣硬化患者,。

西安大略大學Schulich醫學與牙科學院和羅巴茲研究所的David Spence博士表示:「我們發現,原因不明的動脈粥樣硬化患者的血液中含有高水平由腸道細菌產生的有毒代謝副產物。」研究人員尤其關注TMAO、對甲酚硫酸鹽(p-cresyl sulfate)、 對甲酚葡糖苷酸(p-cresyl glucuronide)和苯乙酰谷氨酰胺(phenylacetyl glutamine)等代謝物,並使用頸動脈超聲測試患者動脈中斑塊的積聚情況。

這項發表於《Atherosclerosis》的研究指出,飲食習慣或腎臟功能都無法解釋這些差異,表明患者腸道中的細菌組成存在差異。

「在研究微生物群系的過程中,我們得到的共識就是功能勝於分類。換句話說,我們不應該以細菌種類作定義,而是以細菌功能及其產物為基準。」 Schulich醫學與牙科學院教授Greg Gloor博士說。

研究表明,腸道微生物群系對動脈粥樣硬化的風險有重大的影響,並為帶有原因不明的動脈斑塊積聚的患者提供新的治療選擇。

Schulich醫學與牙科學院的Gregor Reid博士是益生菌領域的專家,也是研究成員之一。他說:「我們可以利用益生菌來對抗腸道內的化合物,並降低心血管疾病的風險。」Spence博士補充,改變腸道微生物的組合可以有助治療動脈粥樣硬化。

原文:https://medicalxpress.com/news/2018-05-gut-microbiome-important-role-atherosclerosis.html


飲酒會增加口腔的有害細菌

  • 重度飲酒者的定義為女性每天飲用一杯或更多的酒精飲品,而男性就是每天飲用兩杯或更多。

  • 頭部、頸部及胃腸癌症的風險與口腔的微生物變化有關。
  • 飲酒人士的口腔會有更多有害細菌,但是乳酸桿菌的數量則會較少。
  • 酒精中的酸可能令口腔不利於某些細菌的生長,以引致微生物群系不平衡。
  • 另一個原因可能是酒精分解時所積聚的有害副產物,其中包括乙醛,以及煙草所產生的奈瑟氏菌。

根據紐約大學醫學院的研究人員在《Microbiome》雜誌發表的文章,相比沒有飲酒習慣的人士,每天習慣飲用一杯或更多酒精飲品的男性和女性會出現更多與牙齦疾病、癌症和心臟病相關的口腔細菌。除此之外,他們亦擁有較少可以抑制有害細菌生長的細菌。

「我們的研究表明飲酒不利於維持口腔微生物的健康平衡,並且可以解釋飲酒如何導致與癌症和慢性疾病相關的細菌產生變化。」資深研究員及流行病學家Jiyoung Ahn博士說道。

Ahn博士是紐約大學Perlmutter癌症中心的人口科學副主任,她的團隊通過研究表明重新平衡口腔中700種細菌(又稱口腔微生物群系)可能會逆轉或預防一些與飲酒相關的健康問題。Ahn博士表示,美國現時大約有10%的成年人是重度飲酒者,其定義為女性每天飲用一杯或更多的酒精飲品,而男性就是每天飲用兩杯或更多。

研究第一作者Xiaozhou Fan, MS指出,過去的研究曾經檢視酒精對疾病及微生物群系的影響,但是今次的報告則首次直接比較飲酒量對所有口腔細菌的影響。紐約大學Langone Health和其他機構已經證實,頭部、頸部及胃腸癌症的風險與口腔的微生物變化有關。

具體來說,重度飲酒人士的口腔會都含有更多有害細菌,包括擬桿菌(Bacteroidales)、放線菌(Actinomyces和奈瑟氏菌(Neisseria),而且他們口腔內的乳酸菌(用於益生菌補充劑)也較少。

此項研究涉及1,044名年齡處於55歲至87歲之間的白種人。所有參加者都是來自兩項進行中的國家癌症試驗,他們全部在研究之時都身體健康,並提供了口腔微生物的漱口樣本及飲酒習慣的資料。參加者中有270名不飲酒人士、614名適度飲酒人士和160名重度飲酒人士,而研究人員對他們的口腔細菌進行遺傳分類和量化,並以圖表顯示飲酒者相對哪些細菌比較突出及細菌的多寡。

雖然目前的研究足以辨別飲酒和不飲酒人士的細菌差異,但研究人員表示需要更多參加者來評估葡萄酒、啤酒或烈酒對微生物群系的影響。現時的研究包括101名飲用葡萄酒的人士、39名飲用啤酒的人士和26名飲用烈酒的人士。

Ahn博士說,她的團隊接下來會研究酒精影響口腔微生物群系的生物機制。不過,她強調需要更多研究才可以知道如何處理微生物群系的變化來將細菌回復至健康水平。

Ahn博士解釋,酒精中的酸可能令口腔不利於某些細菌的生長,以引致微生物群系不平衡。另一個原因可能是酒精分解時所積聚的有害副產物,其中包括乙醛,以及煙草所產生的奈瑟氏菌。

原文:https://medicalxpress.com/news/2018-04-affects-mouth-bacteria-linked-diseases.html


免疫力與腸道細菌和衰老有關

  • 不同的腸道細菌群系對免疫系統及身體功能具有顯著的影響。
  • 免疫系統出現問題可能會引發與年齡相關的病症。
  • PGRP-SD受體蛋白被關閉會產生免疫系統紊亂,並產生異常高數量的植物乳酸菌。
  • 植物乳酸菌亦會產生過量乳酸,並引發活性氧的產生,導致細胞損傷及組織衰老。

研究人員經過多年的實驗已經知道不同的腸道細菌群系對免疫系統及身體功能具有顯著的影響。腸道細菌群系有時被稱為「共生體」,並且差不多存在於所有需要平衡功能的動物。當這種平衡被疾病或藥物破壞時,便會引起跟多種病理及壽命縮短相關的「共生失調」。不過,我們對於腸道細菌如何影響健康的資訊卻少之又少。

最近,來自EPFL全球衛生研究所Bruno Lemaitre實驗室的Igor Iatsenko發現了一種機制,顯示免疫系統上的問題可能導致共生失調,並引發與年齡相關的病症。

實驗團隊使用常用於研究腸道細菌的果蠅(Drosophila melanogaster),因為他們希望探索腸道細菌和免疫系統之間的相互作用,並專注於一種叫做肽聚糖識別蛋白SD(PGRP-SD)的受體蛋白。這種蛋白質屬於模式識別受體,而Igor Iatsenko在2016年證明了PGRP-SD能夠偵測外來細菌病原體,並導致果蠅的免疫系統產生對抗作用。

在目前的研究中,科學家會關閉PGRP-SD的基因,從而產生免疫系統紊亂的果蠅。結果是突變果蠅的壽命比正常果蠅短,而且牠們的腸道細菌中有異常高數量的植物乳酸菌(Lactobacillus plantarum)。

至於生物影響方面,科學家發現這種細菌會產生過量乳酸,並引發活性氧的產生,導致細胞損傷及組織衰老。相比之下,當PGRP-SD的產量增加時,科學家發現它可以防止共生失調,甚至延長果蠅的壽命。

Bruno Lemaitre表示:「共生細菌和宿主之間存在一種新陳代謝的相互作用。乳酸是植物乳酸菌產生的代謝物之一,它會被整合併加工至果蠅的腸道中,而其副作用就是產生加劇上皮損傷的活性氧。」研究人員推測類似的機制也發生於哺乳動物的腸道中。

Igor Iatsenko說:「研究確定了一種特定的微生物群系及其代謝物可以影響宿主的衰老進度。為了製定針對年齡相關的病症策略,我們需要進一步了解衰老過程中宿主及微生物群系的代謝相互作用。」

原文:https://medicalxpress.com/news/2018-11-immunity-gut-bacteria-aging.html