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Science:微生物,最好及早接觸

日期:2012-03-26 08:39:20

在兒童期及早接觸微生物被認為有助于增強免疫系統,保護兒童免于罹患過敏癥和哮喘,然而一直以來科學家們對于其發生的信號機制并不清楚。現在,研究人員在小鼠中揭示了這一機制,可用來說明接觸微生物在哮喘和潰瘍性結腸炎的發病中的作用。

 

322日《科學》(Science)雜志上在線發表的一篇文章中,來自哈佛醫學院的研究人員在小鼠中證實在生命早期接觸微生物可以減少機體內一種稱為穩定自然殺傷T細胞((iNKT細胞)的細胞數量。這種iNKT細胞可以對抗感染,但也能攻擊機體,引發諸如哮喘或炎癥性腸病等大量的疾病。

 

該研究提供了“衛生學假說”的證據,該假說提出在一些發達地區,盛行利用抗生素和抗菌藥物來減少兒童與微生物的接觸,結果使得兒童自身免疫性疾病的發病率增加。

 

在這篇文章中,研究人員將實驗小鼠分成了兩組:一組小鼠是在無菌環境中培育的無菌(germ-free GF)小鼠,一組則是在正常實驗室條件下培育的無特異性病原體(specific-pathogen-free)小鼠。他們誘導這些小鼠引發出哮喘或潰瘍性結腸炎。研究人員發現GF小鼠肺中有更多數量的iNKT細胞,并引發了更嚴重的疾病癥狀,表明接觸微生物在某種程度上影響了iNKT細胞水平,使得GF小鼠更易于罹患炎性疾病。研究還發現GF小鼠生命早期接觸微生物不足,并不能通過在成年期接觸更廣泛的微生物來得到補償。

 

為了找到能用于解釋微生物接觸影響的機制,研究人員將焦點放在了一種與炎癥和iNKT細胞相關的信號蛋白CXCL16上。研究人員發現相比于正常小鼠,GF小鼠結腸和肺組織中的CXCL16表達水平較高,抑制CXCL16表達可降低這些組織中的iNKT細胞數量和炎癥程度。

 

微生物和基因

 

分析CXCL16編碼基因表明GF小鼠中CXCL16過表達是由于基因上有5個位點發生了超甲基化。Kasper說:“我們借助幾種可調控DNA甲基化作用的化合物證實超甲基化作用上調了CXCL16,導致了iNKT細胞水平增高。”

 

Kasper說這些研究結果揭示了一條信號通路:在不接觸某些微生物的情況下,甲基化作用會增進CXCL16的表達,最終提高iNKT細胞數量和炎癥水平。

 

“有可能存在一些特殊的生物體及它們生成的分子影響了這一信號通路。這看起來像是在年齡非常小、非常小的時候就設置了自動調節裝置,只是我們不知道是什么,”Kasper說。

 

德國慕尼黑大學兒童醫院哮喘與過敏癥學部主任Erika Von Mutiu 說:“目前尚不清楚是否在人類有相似的信號通路發揮作用,但是這些研究結果可作為流行病學研究的補充。它表明微生物組是非常重要的,接觸的年齡是起決定性作用的”。

 


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