生活在人體腸道內的菌群在人體的代謝、免疫等方面都發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用，菌群失衡會(huì )導致一系列疾病的發(fā)生，比如克羅恩病（CD）和其他形式的炎癥性腸病(IBD)等。但這些聯(lián)系背后的生物學(xué)機制仍不清楚。
美國麻省總醫院(MGH)布羅德研究所(Broad Institute)和哈佛醫學(xué)院(Harvard Medical School)的研究人員現在發(fā)現，一種與克羅恩病相關(guān)的、名為活潑瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus)的細菌會(huì )釋放某種多糖(或糖分子鏈)，觸發(fā)免疫反應。
該研究發(fā)表在《PNAS》上，是最早揭示腸道微生物與人類(lèi)疾病之間關(guān)聯(lián)機制的研究之一。
“這是一種獨特的分子，代表了腸道微生物與炎癥性疾病之間的潛在聯(lián)系，”第一作者M(jìn)atthew Henke說(shuō)。
“微生物菌群與疾病的關(guān)聯(lián)研究越來(lái)越多，”HMS的生物化學(xué)與分子藥理學(xué)教授Clardy說(shuō)，“有些相關(guān)性非常強，但有些很弱，但總歸都是相關(guān)的。”
R. gnavus與CD相關(guān)
大約有200萬(wàn)美國人患有炎癥性腸病(IBD)，包括克羅恩病。布羅德核心研究所(Broad core institute)成員、傳染病和微生物組項目聯(lián)合主任Ramnik Xavier的實(shí)驗室此前的工作證明，在克羅恩病的某些爆發(fā)期，R. gnavus在腸道菌群的豐度可以從不足1%躍升至超過(guò)50%。
Xavier，Clardy和Henke想要通過(guò)科學(xué)實(shí)驗確定克羅恩病與R. gnavus之間的聯(lián)系，其背后的生物學(xué)機制到底是怎么回事？
炎癥性多糖
于是，研究團隊在實(shí)驗室里培養出R. gnavus菌落后，對該細菌產(chǎn)生的所有分子進(jìn)行了鑒定，以確定是否存在促炎因子。他們發(fā)現R. gnavus合成并分泌具有鼠李糖骨架和葡萄糖側鏈的復合葡萄糖多糖。
進(jìn)一步研究表明，該多糖主要由三個(gè)鼠李糖單元形成的線(xiàn)性骨架和由兩個(gè)葡萄糖單元形成的短側鏈組成。鼠李糖骨架由1,2-和1,3-連接的鼠李糖單元制成，側鏈具有與1,6-葡萄糖連接的末端葡萄糖。這個(gè)多糖能有效誘導樹(shù)突細胞分泌炎性細胞因子（TNFα），并且TNFα分泌依賴(lài)于toll樣受體4（TLR4）。
揭開(kāi)結構之謎后，他們搜索了R. gnavus的基因組并鑒定了負責制備這種多糖的基因。未來(lái)的實(shí)驗將研究這些基因是否在克羅恩病發(fā)作之前過(guò)度表達。
深遠影響
Henke說(shuō):“如果我們能追蹤一個(gè)病人，發(fā)現這種多糖的基因在病情惡化之前就已經(jīng)表達出來(lái)，那就相當有說(shuō)服力了，這也意味著(zhù)這種多糖是克羅恩病發(fā)作的原因。”
如果這個(gè)理論被證明是正確的，研究人員可以針對R. gnavus生長(cháng)或其產(chǎn)生這種炎癥性多糖的能力，開(kāi)發(fā)新的治療克羅恩病和類(lèi)似炎癥性疾病的方法。
微生物組的影響是廣泛的，這些發(fā)現對克羅恩病以外的其它疾病同樣具有適用性。“現在我們已經(jīng)建立了這種方法，我們可以快速檢查其他細菌，了解微生物組促進(jìn)疾病的背后分子機制，”Xavier說(shuō)。
之前的研究只是表明人體腸道微生物組變化與宿主疾病狀態(tài)存在關(guān)聯(lián)，但很少有研究探究這些關(guān)聯(lián)背后的分子機制，這項研究是第一個(gè)研究微生物群與人類(lèi)健康之間關(guān)聯(lián)背后的分子機制的研究，也為今后的研究提供非常有價(jià)值的借鑒。
參考資料：
[1] Study reveals a microbe's molecular role in Crohn's disease
[2] Ruminococcus gnavus, a member of the human gut microbiome associated with Crohn’s disease, produces an inflammatory polysaccharide
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