治疗过敏性疾病离不开营养肠道菌群生理

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文献ID:

发表期刊:ImmunologicalReviews

标题:Thenutrition-gutmicrobiome-physiologyaxisandallergicdiseases

类型:Reviews

影响因子:9.

发表年份:年

作者及单位:CharlesR.Mackay;BiomedicineDiscoveryInstitute,MonashUniversity

关键词:过敏、哮喘、膳食纤维、SCFAs、自身免疫疾病

导读:

①细菌代谢产物会影响免疫应答,过敏、心血管疾病等可能与膳食纤维摄入不足有关;

②细菌代谢膳食纤维的产物(如短链脂肪酸SCFAs)可结合G偶连蛋白受体,在促进肠内稳态和调节炎症反应方面起关键作用,影响调节型T细胞和树突状细胞功能、上皮紧密性、肠内稳态及IgA抗体响应,SCFAs甚至修饰DNA,影响胎源性疾病;

③“营养-肠道菌群-生理轴”概念的提出及相关研究,为过敏、哮喘等疾病的防控提供了新思路。

1.关于SCFAs:

产生部位:近端结肠中微生物最多,产生的SCFAs也最多,主要来源于厌氧菌发酵

浓度:醋酸盐~60mmoll?1,丙酸盐与丁酸盐各~25mmoll?1,血液中水平很低,在μmoll?1数量级。

作用靶细胞:肠道上皮细胞、肠道相关淋巴组织。丁酸在结肠上皮细胞内部被β氧化成乙酰辅酶A,作为初级能量来源。

代谢的主要器官:通过肝门静脉到达肝脏。乙酸可以被肌肉和大脑组织代谢,相比于血糖,还是次要的能量来源

SCFAs对组蛋白乙酰化以及宿主组织的甲基化调节均是依赖于饮食的。

2.GPCRs

免疫调节过程中GPCRs水平增多。脂肪酸激活GPCRS在免疫细胞中的表达,不同的Gα蛋白亚基通过信号联级反应诱导胞内Ca2+的释放,降低cAMP,PIP3水平,激活β-arrestin,这些信号通路对于过敏炎症反应非常重要:

GPR41:主要是丙酸盐的受体,在结肠上皮细胞中表达较高,在胰腺与脾脏中表达较低。GPR41与饱腹感有关,需要脂肪细胞中SCFAs介导的瘦素的释放。GPR41有造血功能,消耗丙酸盐,减少DCs细胞抗原呈递。

3.Vitamins

与免疫最相关的维生素是维生素A与维生素D,分别抑制淋巴细胞的增生与细胞毒性。维生素A来自蔬菜、动物肝脏、鸡蛋。维生素D主要是暴露在阳光紫外线下由皮肤合成,维生素A转化成视黄酸(retinoicacid),视黄酸受体激活会增加细胞毒性与淋巴细胞增生。视黄酸在二级淋巴组织的发育过程中起到重要作用,能激活Treg细胞的分化抑制Th17的分化,预防食物过敏。CD8α?CD+DCs能够通过视黄酸激活Treg,而CD8α+CD+DCs不能,1,25(OH)2VD3能激活维生素D受体,抑制淋巴细胞和白细胞的功能。肠道菌尤其是Bifidobacteria是维生素B的来源,烟酸(维生素B3)与丁酸盐受体GPRa在SCFAs作用下维持肠道内稳态。缺乏微生物A和D容易得过敏与哮喘。

4.SCFAs的受体——代谢物感应GPRS及时响应机制:

胞内代谢信号通过表观遗传机制发挥作用,抑制组蛋白去乙酰化酶(HDACs)活性,或者激活芳香烃受体(AHR)转率因子。目前研究表明:营养与肠道微生物对免疫响应有强有力影响。西方饮食与过敏、哮喘、IBD、湿疹、自身免疫病(如I型糖尿病、风湿类风湿关节炎、多发硬化)代谢综合征等相关,哮喘与食物过敏涉及到Th2调控。肠粘膜损伤还会导致Th2,Th17,orTh22对过敏原响应异常。

5.膳食选择

母亲在怀孕期间代谢平衡发生改变,婴儿出生后容易发生肥胖、I型糖尿病与心血管等疾病。哮喘与代谢综合征类似,与高糖低纤维素饮食、肠道菌群有关。环境因素(尤其是与营养、菌群相关的)如何影响过敏与哮喘?流行病学研究:

6.饮食与细菌代谢产物如何调节免疫的?

SCFAs激活GPCRs或通过表观遗传与基因转录而发挥免疫调节机制,与饮食、肠道微生物、过敏性疾病强烈相关,可能通过营养-微生物-生理轴与疾病机制相互作用。

膳食元素与肠道菌群如何影响过敏性疾病呢?其主要机制:

①影响上皮细胞完整性与GPCRs,菌群代谢产物抑制HDAC活性;

②代谢产物对CD+/Treg生物学性质的影响

③代谢产物与IgA/IgE的平衡

④GPCRs酸性环境下影响过敏性白细胞(如嗜曙红细胞)

饮食-肠道菌群-过敏性反应之间的相互关系

饮食、遗传、卫生共同影响肠道菌群,并一起引起免疫反应。肠道菌与免疫系统通过LPS直接作用,或间接通过SCFAs作用。微生物因此维持内稳态,通过促进上皮细胞完整性、Treg的分化以及IgA的释放,防止过敏的发生。这个过程受到GPCR的激活,通过抑制HDAC进行表观修饰。SCFAs则降低pH,激活酸性受体如GPR65,调节炎症反应。

小编的话

肠道菌群、营养、疾病的关系就像“三体”问题,纠缠不清却又相互关联,眼见得到的是明摆着的表象,搞不明白的是暗藏着的本质,通过生理轴理解过敏性疾病与之相关的机制。解读篇幅有限,强烈建议阅读原文。

文献来源:

McKenzieC,TanJ,MaciaL,etal.Thenutrition‐gutmicrobiome‐physiologyaxisandallergicdiseases[J].Immunologicalreviews,,(1):-.

微生命




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