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肠道是人体最大的免疫器官,人体肠道内寄生着大约40万亿个细菌,对健康起着重要作用,它们影响着人的体重、消化、抵御感染和自体免疫疾病的患病风险,甚至还能控制人体对癌症治疗药物的反应等。一旦这些共生细菌失衡,将严重影响人体的健康,因此,了解身体调节肠道菌群平衡的方式是保持健康的重要问题。

2021年7月14日,日本 RIKEN 综合医学科学中心的研究人员在国际著名顶级期刊" Nature "上发表了一篇题为" Acetate differentially regulates IgA reactivity to commensal bacteria "的研究论文。

该研究发现,某些肠道细菌产生的主要代谢物醋酸盐参与调节其他肠道细菌。具体来说,醋酸盐可以触发针对潜在有害细菌的免疫反应,研究揭示了醋酸盐对肠道IgA反应的调控作用

免疫球蛋白A(IgA)是人体产生的最丰富的抗体,主要由肠道粘膜分泌。IgA被认为通过与肠道细菌结合来调节肠道细菌的生长、定植和功能。然而,直到现在,我们还不知道在一个动态变化的肠道环境中,什么能触发IgA对细菌的反应。

早期的研究表明,肠道细菌能将人体所吃的食物分解成代谢物小块,这些代谢物对肠道的免疫功能有显著的影响,特别是,短链脂肪酸(SCFA)是肠道细菌的主要代谢物,参与创建和调节免疫细胞功能。一直以来,SCFA被认为会增加IgA的产生。

在该研究中,研究人员给小鼠喂食可以特异性增加大肠局部SCFA的食物。对小鼠的分析发现,醋酸盐是一种SCFA,可增加IgA产生细胞的数量和IgA的数量,还调节IgA与每种肠道细菌的结合量

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醋酸盐引起的IgA产生及肠内细菌结合率的增加

由于短链脂肪酸包括醋酸盐很容易在胃和近端小肠中被吸收,很难研究口服SCFA对远端肠道(如结肠)的影响,研究人员开发了一种方法,可以有效地将代谢物输送到远端肠道,用来分析SCFA对远端肠道免疫系统的影响。

研究人员发现,IgA所结合的细菌类型取决于是否存在醋酸盐。通常,IgA主要与常见的共生细菌结合,但在用醋酸盐处理的小鼠中,它倾向于与潜在的有害细菌(如大肠杆菌)结合。

更详细的分析表明,当醋酸盐导致结肠中产生IgA时,IgA会与那些潜在的有害细菌结合并阻止它们进入并侵入粘液层

醋酸盐增加了IgA的产生,并阻止有害菌进入并侵入粘液层。

起初,研究人员认为,醋酸盐对所有共生细菌的IgA均等地增加。出乎意料的是,醋酸盐通过与其他免疫细胞的合作,优先增强针对某些微生物的IgA的产生。

事实上,实验表明,只有当存在潜在有害细菌时,醋酸盐才会增加IgA的产生

总的来说,这项研究表明细菌产生的醋酸盐可以改变肠道中IgA的平衡。该过程包括增强IgA和细菌成分的产生。通过增加IgA的产生,尤其是会攻击潜在有害细菌的IgA,醋酸盐可以改变肠道的细菌组成。

研究人员表示,越来越多的证据表明肠道微生物群与许多人类疾病有关,IgA是控制微生物群的最有效方法之一,该研究发现了这种调节机制的基础。