2022年3月7日訊/生物谷BIOON/---在為身體提供氧氣的重要功能中，肺部通過一個(gè)大的交換面與外界環(huán)境相連接。在肺組織和外界空氣之間的這個(gè)邊界居住著一種特殊的微生物菌群，即所謂的肺部微生物組（lung microbiome）。這種微生物組的確切功能在以前幾乎沒有被研究過。
在一項(xiàng)新的研究中，由德國(guó)哥廷根大學(xué)學(xué)醫(yī)學(xué)中心神經(jīng)免疫學(xué)與多發(fā)性硬化癥研究所的Alexander Flügel教授和Francesca Odoardi教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)肺部微生物組與大腦之間存在密切關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)，肺部微生物組能調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞---大腦的免疫細(xì)胞---的活性。這個(gè)新確定的肺-腦軸（lung-brain axis）對(duì)疾病過程具有重要意義：肺部微生物組的確切組成決定了在大腦中發(fā)生自身免疫性炎癥的易感性，如在多發(fā)性硬化癥中發(fā)生的那樣。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“The lung microbiome regulates brain autoimmunity”。
這項(xiàng)新的研究指出了肺部和大腦之間新的、意想不到的功能聯(lián)系。這種聯(lián)系是由當(dāng)?shù)氐姆尾课⑸锝M調(diào)節(jié)的，它顯然在不斷地向小膠質(zhì)細(xì)胞---大腦的“免疫細(xì)胞”---發(fā)出信號(hào)。
論文第一作者、哥廷根大學(xué)學(xué)醫(yī)學(xué)中心神經(jīng)免疫學(xué)與多發(fā)性硬化癥研究所的博士后研究員Leon Hosang博士說，“小膠質(zhì)細(xì)胞根據(jù)這些微生物信號(hào)調(diào)整它們自身的免疫反應(yīng)能力，因此可以對(duì)即將到來的威脅做出快速反應(yīng)?！監(jiān)doardi教授解釋說，“因此，肺部微生物組可以被看作是敏感的腦組織的早期預(yù)警系統(tǒng)?！边@可能對(duì)我們的健康產(chǎn)生影響：肺部感染、治療性操作（抗生素治療）、污染和氣候變化都會(huì)對(duì)肺部微生物組產(chǎn)生影響，從而影響大腦的免疫反應(yīng)性。
操縱肺部微生物群影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫，圖片來自Nature,2022,doi:10.1038/s41586-022-04427-4。
Flügel教授說，“關(guān)于肺-腦軸的這種新知識(shí)有可能用于治療?！彼^續(xù)說，“例如，可能使用一定劑量的益生菌或特定的抗生素來有針對(duì)性地影響大腦的免疫反應(yīng)，以便不僅治療多發(fā)性硬化癥，而且治療小膠質(zhì)細(xì)胞的免疫活性參與其中的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病?！?
背景信息：肺部和大腦
肺部在大腦的疾病過程中可以發(fā)揮重要作用。例如，肺部感染和吸煙會(huì)增加患多發(fā)性硬化癥的風(fēng)險(xiǎn)。這種疾病屬于自身免疫性疾?。好庖呦到y(tǒng)中的T細(xì)胞攻擊身體自身的腦組織，并在那里造成持久的損害，這可能導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)缺陷。到目前為止，為何以及如何讓肺部參與調(diào)節(jié)大腦的自身免疫過程一直是個(gè)謎。
畢竟，肺部的主要功能是提供氧氣，為此，它的組織為我們呼吸的空氣形成一個(gè)面積超過100平方米的交換區(qū)。誠(chéng)然，這種與外界環(huán)境的巨大接觸面積需要專門的免疫保護(hù)，以抵御危險(xiǎn)的入侵者，如病毒或細(xì)菌，但公認(rèn)的理解是，身體的主要免疫反應(yīng)首先發(fā)生在專門的免疫器官，如淋巴結(jié)或脾臟。在這些器官中，所有的細(xì)胞和可溶性免疫因子都存在，以啟動(dòng)和調(diào)節(jié)不僅針對(duì)入侵者而且也針對(duì)身體自身組織的免疫反應(yīng)。
肺部微生物組的變化影響了大腦對(duì)自身免疫性炎癥的易感性
對(duì)于肺部如何影響大腦的自身免疫反應(yīng)這一問題，這些作者如今找到了令人驚訝的答案。他們發(fā)現(xiàn)，肺部組織和呼吸道空氣接觸區(qū)域上的細(xì)菌菌落，即所謂的肺部微生物組，它在其中發(fā)揮了特殊的作用。人體與外界的每一個(gè)接觸面都有細(xì)菌的存在。雖然人們對(duì)腸道和皮膚微生物組的組成很了解，但對(duì)肺部微生物組的研究卻相對(duì)較少。事實(shí)上，長(zhǎng)期以來，人們認(rèn)為肺部是無菌的，換句話說，根本就沒有細(xì)菌群體。事實(shí)上，肺部確實(shí)有一定數(shù)量的微生物，但與腸道相比，這個(gè)數(shù)量很低（小了108倍）。當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)，僅僅通過局部施加小劑量的抗生素對(duì)這種微生物菌群進(jìn)行少量操作，就足以強(qiáng)烈地改變大腦對(duì)自身免疫性疾病的易感性，這就更讓人驚訝了。
肺部細(xì)菌的細(xì)胞壁成分調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞
肺部微生物組是如何在像大腦這樣遙遠(yuǎn)的器官中對(duì)自身免疫性疾病實(shí)施這種影響的？這些作者像偵探一樣追尋這個(gè)問題的答案，進(jìn)一步調(diào)查這種影響在哪些地方發(fā)生作用，哪些地方受到影響，哪些細(xì)菌信號(hào)對(duì)這種細(xì)胞調(diào)節(jié)施加影響。他們發(fā)現(xiàn)，攻擊點(diǎn)不在肺部或身體的其他免疫器官，而是直接在腦組織本身。在那里，在進(jìn)行抗生素介導(dǎo)的肺部微生物組操縱后，他們?cè)诖竽X的小膠質(zhì)細(xì)胞中觀察到了可測(cè)量的變化，這些變化甚至可以在顯微鏡下觀察到。與其他腦細(xì)胞相比，小膠質(zhì)細(xì)胞是細(xì)小的分支細(xì)胞，它們不斷地用其精細(xì)的細(xì)胞突起掃描周圍環(huán)境，以尋找致病原帶來的損害或危險(xiǎn)，而一旦發(fā)現(xiàn)，就像身體其他區(qū)域的免疫細(xì)胞一樣，發(fā)出警報(bào)并召喚免疫幫助。
在肺部服用抗生素后，小膠質(zhì)細(xì)胞的分支更短更粗，小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)炎癥信號(hào)的反應(yīng)更弱，導(dǎo)致免疫細(xì)胞更少地被招募到發(fā)炎腦組織。這為易受自身免疫性炎癥易感性的變化提供了一個(gè)很好的解釋。在最后一步，這些作者尋找可能引發(fā)這種“小膠質(zhì)細(xì)胞癱瘓（microglial paralysis）”的細(xì)菌信號(hào)。在哥廷根大學(xué)醫(yī)學(xué)中心生物系微生物研究所的科學(xué)家們的幫助下，他們對(duì)肺部細(xì)菌的分析提供了重要線索。這些分析表明，那些產(chǎn)生特定細(xì)胞壁成分---脂多糖---的細(xì)菌在服用抗生素后，在肺部組織中的積累更加強(qiáng)烈。脂多糖數(shù)量的增加確實(shí)引發(fā)了觀察到的小膠質(zhì)細(xì)胞癱瘓和自身免疫抵抗。然而，減少肺部的脂多糖會(huì)導(dǎo)致相反的結(jié)果：自身免疫性疾病加重。（生物谷Bioon.com）
參考資料：
Leon Hosang et al.The lung microbiome regulates brain autoimmunity.Nature,2022,doi:10.1038/s41586-022-04427-4.
相關(guān)新聞推薦
2、脈沖光和熱處理組合療法導(dǎo)致枯草芽孢桿菌孢子的失活【下】
3、長(zhǎng)雙歧桿菌發(fā)酵條件、培養(yǎng)時(shí)間、溫度及生長(zhǎng)曲線繪制