引言
肠道微生物组与炎症之间存在着错综复杂的联系,深刻影响着人类健康。肠道微生物群常被称为"被遗忘的器官",在训练和发育宿主先天与适应性免疫系统的主要组成部分方面发挥着关键作用。麦吉尔大学康纳·普罗斯特伊博士最近的研究表明,肠道微生物组可导致多种疾病,包括胃肠道疾病、免疫相关疾病和精神疾病。
在高收入国家,抗生素过度使用、饮食变化以及共生伙伴的消除,已选择出缺乏建立平衡免疫反应所需的韧性和多样性的微生物群。这种现象有助于解释在我们与微生物群的共生关系最受影响的地区,自身免疫和炎症性疾病急剧上升的原因。肠道微生物组的失调主要由宿主遗传易感性、年龄、BMI、饮食和药物滥用等因素引起,对炎症性疾病有重大贡献。当肠道微生物群的正常生理功能受损时,会发生肠道内衬的病理损伤,导致代谢紊乱和肠屏障损伤。肠道微生物群与宿主免疫之间的相互作用是复杂的、动态的和环境依赖的。
本文探讨了肠道微生物组失调如何在各种疾病状态下触发慢性炎症的隐秘机制。从生命早期微生物群的建立到特定疾病通路,我们考察了人类肠道中最丰富的四个门——厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门和放线菌门——如何影响炎症过程。此外,我们还研究了粪便微生物移植(FMT)等创新疗法如何成为突破性治疗方法,研究表明它们可以恢复肠道微生物平衡,将复发率降低高达93%。
生命早期微生物群与免疫系统编程
生命最初的三年是微生物定植和免疫系统成熟的关键时期。在此期间,婴儿的肠道微生物群迅速成熟,个体内的α多样性降低,而个体间的β多样性增加。这一发育轨迹为持久的宿主-微生物相互作用奠定了基础,影响炎症和免疫调节。
出生和母乳喂养期间的微生物定植
微生物定植始于出生时,先前无菌的婴儿暴露于环境微生物,主要来自母亲的阴道、皮肤和肠道。分娩方式显著影响初始微生物群落。阴道分娩的婴儿在最初一小时内主要获得拟杆菌和乳酸杆菌,而剖腹产婴儿则表现出兼性厌氧菌(包括肠杆菌科和肠球菌科)水平升高。然而,这些差异通常在一个月大时趋于平衡。
当婴儿出生时,抗生素改变了细菌定植的方式。它们杀死了双歧杆菌、拟杆菌和乳酸杆菌等有益菌,使肠杆菌科更为常见。此外,婴儿出生的环境会影响其免疫系统的发育。在家出生的婴儿其微生物群特征使他们的免疫系统比在医院出生的婴儿更为活跃。
饮食成为微生物组初始发育的主要因素。母乳使婴儿微生物群倾向于双歧杆菌和拟杆菌,而配方奶喂养的婴儿则表现出肠杆菌科水平长期升高。这一区别说明了母乳的功能不仅限于营养——它还积极促进肠道微生物组装和免疫发育。
母体IgA和低聚糖的作用
母乳是新生儿在出生后最初几周内分泌型IgA(SIgA)的唯一来源,因为新生儿肠道需要3-4周才能发育出分泌IgA的B细胞。人乳中SIgA的浓度异常高——初乳中约为15克/升,成熟乳中为1克/升——每天为婴儿提供0.5-1.0克IgA。
这种母体IgA来源于在怀孕和哺乳期间迁移到乳腺的肠道IgA+B细胞,由趋化因子CCL28引导。因此,母乳SIgA反映了母体微生物组,建立了母体微生物暴露与婴儿保护之间的联系。
SIgA通过多种机制在微生物组调节中发挥关键作用。首先,它通过凝集限制机会性病原体的扩张,特别是肠杆菌科成员。使用缺乏乳SIgA小鼠的研究证明了它在塑造早期和成年肠道微生物群组成中的关键作用。此外,IgA缺乏与早产儿坏死性小肠结肠炎易感性增加相关。
人乳低聚糖(HMOs)与SIgA协同作用,塑造婴儿微生物组。这些仅存在于人乳中的复杂糖类选择性地促进双歧杆菌等有益细菌,同时抑制病原体定植。通过代谢HMOs,这些细菌产生短链脂肪酸,使肠道环境酸化,进一步防止病原体入侵。
无菌小鼠模型与免疫不成熟
无菌(GF)小鼠模型揭示了微生物群在免疫发育中的基本作用。在完全无菌条件下饲养的这些小鼠表现出严重的免疫缺陷——包括淋巴细胞数量减少、淋巴组织变小以及抗体产生受损。
GF小鼠在肠道相关淋巴组织中表现出显著的结构问题。例如,与正常饲养的小鼠相比,它们的派尔集合淋巴结和肠系膜淋巴结数量更少、体积更小。它们的肠上皮细胞也存在微绒毛形成不正常和细胞更新速度减慢的问题。
除了结构问题外,这些小鼠在结肠固有层中还存在不变的自然杀伤T细胞,这使它们更容易患炎症性肠病和过敏。此外,GF小鼠表现出血清IgE增加和IgA水平降低。这种模式只有在4周龄前发生微生物定植时才能正常化,进一步证明了免疫编程关键窗口的存在。
免疫不成熟延伸至模式识别受体,表现为Toll样受体表达和定位的改变以及抗菌肽产生的减少。因此,GF小鼠在维生素合成、效应T细胞分化和巨噬细胞运动性方面表现出障碍,突显了微生物群在建立功能性免疫中的重要作用。
肠道中微生物群驱动的免疫稳态
维持肠道稳态需要肠道微生物组与宿主免疫之间的复杂相互作用,创造一种微妙的平衡,既允许有益微生物定植,又能防止有害的炎症反应。肠道作为暴露于外部抗原的最大表面区域,已经进化出复杂的屏障和调节机制来维持这种平衡。
粘液层和紧密连接在微生物分离中的作用
肠上皮创造了在空间上将微生物群与宿主组织分开的物理屏障。在细菌数量最多的结肠中,双层粘液系统提供了主要保护。内层粘液附着在上皮细胞上,形成通常不含细菌的致密、层状结构。而外层则密度较低,是共生细菌居住的地方,由内层的分解形成。
粘液主要由杯状细胞分泌的MUC2糖蛋白组成。这些蛋白质形成网状聚合物,释放时会水合。这种结构具有不同的碳水化合物基序,细菌可以附着,使其无法接触到上皮。粘液不仅充当被动屏障,还通过不断更新主动调节免疫,完全更新只需几个小时。饮食对粘液健康有很大影响,因为纤维摄入不足会使保护层变薄甚至消失,让细菌接触到上皮细胞。
屏障的第二个重要部分是相邻上皮细胞之间的紧密连接(TJs)。TJs位于顶膜和侧膜的边界处。它们形成具有5至7个膜融合位点(称为"kissing points")的粘附带。这些结构控制细胞间离子和溶质的运动("门功能")并保持细胞的极性("栅栏功能")。紧密连接蛋白家族构成了TJ的核心结构,不同的紧密连接蛋白组合形成对离子稳态至关重要的电荷和大小选择性孔。重要的是,TJs的失调已直接与炎症性肠病(IBD)的发病机制相关联。
分泌型IgA和抗菌肽(AMPs)
分泌型免疫球蛋白A(SIgA)构成了黏膜免疫的核心组成部分,每天每米肠道产生约0.8克——超过所有其他免疫球蛋白类别的总和。SIgA通过多种机制发挥作用:
- 免疫排斥:SIgA通过凝集、粘液捕获和通过蠕动清除来阻止微生物接触上皮受体
- 抑制细菌毒力:通过包裹细菌,SIgA可以直接抑制毒力因子并减弱宿主炎症反应
- 调节微生物群组成:相当比例(24-74%)的共生细菌天然被SIgA包裹,这影响它们的定植模式
SIgA穿过腺体和黏膜上皮细胞的运输通过多聚免疫球蛋白受体(pIgR)进行,该受体在顶膜表面经历蛋白水解切割,释放与分泌组分(SC)结合的SIgA。SC部分保护SIgA免受细菌蛋白酶降解,并促进对细菌的糖依赖性粘附。
主要由潘氏细胞产生的抗菌肽——包括α-防御素、溶菌酶C、磷脂酶、RegIIIγ和C型凝集素——构成了另一层关键防御。这些AMPs有助于维持适当的细菌与上皮的分离,其产生受TLR4/MyD88信号和由微生物成分激活的NOD2信号通路调控。
固有层中Treg和Th17细胞的平衡
固有层含有大量两种发育相关的CD4+ T细胞群:调节性T细胞(Tregs)和辅助性T细胞17(Th17)细胞。它们的平衡是肠道免疫稳态的关键因素,两种细胞群都需要转化生长因子β(TGF-β)进行分化。
有趣的是,特定细菌种类直接影响这种平衡。分段丝状细菌(SFB)特别诱导肠道固有层中的Th17细胞。这些细菌附着在回肠上皮细胞上,刺激活性氧产生并增强IL-1β分泌,从而促进Th17分化。相应地,无菌小鼠表现出显著减少的固有层Th17细胞,而在用常规微生物群定植后几周内水平上升。
相反,厚壁菌门簇IV和XIVa的成员通过产生短链脂肪酸(SCFAs),尤其是丁酸盐,促进Treg发育。丁酸盐通过GPR43依赖途径诱导Treg增殖,并增强上皮细胞产生TGF-β1。此外,丁酸盐通过抑制NF-κB信号传导抑制树突状细胞活化,从而间接支持耐受。
尽管功能相反,这些群体之间存在相当大的可塑性。在特定条件下,Foxp3+ Tregs可以分化为Th17细胞,基本上从抗炎功能转变为促炎功能。这种现象首先在暴露于IL-6而没有TGF-β的小鼠中观察到,在人类中也得到证实,对IBD患者尤其相关。
先天免疫对微生物信号的识别
肠上皮细胞在宿主-微生物群相互作用中充当前线哨兵,通过特化受体识别微生物模式,启动量身定制的免疫反应而不触发过度炎症。这种识别系统是肠道微生物组影响全身炎症过程的基本机制。
上皮细胞中的TLR2、TLR4和NOD2信号
肠上皮细胞表达的模式识别受体(PRRs)检测被称为微生物相关分子模式(MAMPs)的保守微生物结构。其中,Toll样受体(TLRs)和核苷酸结合寡聚化结构域含蛋白2(NOD2)在维持肠道稳态中起关键作用。结肠上皮细胞即使在非炎症条件下也组成性表达TLR2、TLR4和NOD2。暴露于各自的微生物配体后,这些受体迅速上调,启动保护性免疫反应。
TLR2识别来自革兰氏阳性细菌的细菌脂肽和脂磷壁酸,主要在肠上皮表面发挥作用,通过蛋白激酶C介导的紧密连接调节增强屏障完整性。与髓系细胞不同,在髓系细胞中TLR激活通常触发促炎细胞因子产生,上皮TLR2信号主要促进屏障功能和细胞存活而非炎症。
相比之下,TLR4检测来自革兰氏阴性细菌的脂多糖(LPS)。在稳态条件下,肠上皮细胞保持低TLR4表达水平,在炎症条件下显著增加。这种受控的表达模式确保对入侵病原体做出适当反应,同时防止对共生微生物的过度反应。
NOD2作为细胞内传感器,感知存在于革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌中的细菌肽聚糖成分——胞壁酰二肽(MDP)。有趣的是,NOD2信号可以增强也可以抑制TLR通路,取决于细胞环境。在肠上皮细胞中,NOD2激活增强TLR信号以改善屏障功能并增加紧密连接分子的表达。
NLRP3和NLRP6炎性体激活
除了膜结合受体外,细胞质炎性体复合物代表了先天免疫的另一关键分支。NLRP3炎性体需要两步激活过程:首先,微生物模式触发炎性体组分的表达,然后通过病原体相关或损伤相关分子模式进行组装激活。
一旦激活,NLRP3招募接头蛋白ASC和前半胱天冬酶-1,形成多蛋白复合物,将前IL-1β和前IL-18切割成其活性形式。这种激活途径需要TLR信号来诱导这些细胞因子的前体,建立了微生物群识别与炎症细胞因子产生之间的关键联系。
NLRP6主要在肠上皮细胞中表达,在调节微生物组组成方面发挥独特作用。缺乏NLRP6的小鼠出现菌群失调,其特征是普雷沃氏菌科和TM7门的丰度增加。这种改变的微生物组可转移给野生型小鼠,增加它们对化学诱导结肠炎的易感性。从机制上讲,共生菌衍生的代谢物,包括牛磺酸、组胺和亚精胺,调节NLRP6炎性体活性和随后的IL-18分泌。
MyD88依赖的AMP调节
MyD88作为大多数TLR和IL-1受体家族成员的关键适配分子,是先天免疫信号传导的中心节点。在肠上皮细胞中,MyD88信号控制多种抗菌肽(AMPs)的产生,包括RegIIIγ,这是一种选择性靶向革兰氏阳性细菌的C型凝集素。
使用上皮特异性MyD88缺陷小鼠的动物研究表明,这一信号通路在感染期间对维持上皮屏障功能至关重要。因此,缺乏MyD88的小鼠对肠道损伤的易感性增加,而TLR配体的给药可增强肠道完整性。
功能上,MyD88依赖的AMP产生在微生物群和宿主组织之间创造了空间分离。如果没有足够的AMP产生,细菌会穿透粘液层并与上皮亲密接触,触发升高的免疫反应,包括增加的IgA和TH1激活。抗生素治疗后,这些升高的反应减弱,证实了它们的微生物群驱动性质。
微生物群失调与慢性炎症
肠道微生物群组成的失调变化通过多个相互关联的机制助长慢性炎症过程。一旦建立,这种失调-炎症循环会自我延续,形成支撑多种疾病状态的病理性反馈回路。
短链脂肪酸产生菌的丧失和IL-10抑制
短链脂肪酸(SCFAs)——主要是乙酸、丙酸和丁酸——作为微生物组与宿主免疫之间的关键介质。这些有益代谢物是在特定细菌群落发酵膳食纤维和抗性淀粉时产生的。与增加SCFA产生相关的微生物物种包括拉氏梭菌、乳酸杆菌、阿克曼菌、双歧杆菌、罗氏菌、瘤胃球菌、粪杆菌、梭菌和德氏菌。
特别是丁酸盐,通过抑制NF-κB激活发挥强大的抗炎作用,并作为结肠细胞的主要能量来源。它通过上调紧密连接蛋白(如claudin-1)增强肠道屏障完整性,并激活G蛋白偶联受体41和43,调节上皮细胞功能。
炎症性肠病(IBD)患者一致表现出SCFA产生菌丰度减少,特别是瘤胃球菌科和毛螺菌科成员。这种减少与疾病活动相关,因为处于缓解期的患者丁酸水平高于严重活动性疾病患者。相应地,与SCFA产生增加一起,真细菌和罗氏菌物种的恢复与IBD中的成功治疗结果相关。
肠杆菌科等病原共生菌的扩张
肠道炎症为机会性细菌创造了有利条件,使其从通常低丰度状态扩张。肠杆菌科成为在多种炎症条件下(包括IBD、肥胖和结直肠癌)最常见的过度生长共生菌。
几种机制促进了这种扩张。首先,受损上皮释放的炎症诱导氧气创造了一个相对有氧的环境,有利于像大肠杆菌这样的兼性厌氧菌。其次,炎症过程中产生的硝酸盐为肠杆菌科提供了替代电子受体。第三,这些细菌拥有在炎症环境中增殖所需的强大铁获取系统。
这些病原共生菌的激增通过各种途径加剧炎症过程。来自肠杆菌科的脂多糖(LPS)具有强大的炎症特性,会加剧肠道损伤并增加肠道通透性。此外,它们的鞭毛激活TLR5受体,诱导趋化因子、一氧化氮和促炎细胞因子的产生。
肠道通透性增加和LPS易位
肠道屏障功能障碍既是慢性炎症的结果,也是其驱动因素。失调的微生物群通过直接和间接机制破坏紧密连接,增加肠道通透性。这种"肠漏"允许细菌产物进入循环,触发全身免疫激活。
最有效的易位产物是LPS,它是革兰氏阴性细菌外膜的组成部分。在循环中,LPS与LPS结合蛋白(LBP)和CD14结合,促进其与免疫细胞上TLR4受体的相互作用。它激活两条信号通路:质膜上的快速MyD88依赖通路和内吞作用后的持续TRIF依赖通路。
这种细菌易位导致"代谢性内毒素血症",其特征是血清LPS水平比正常高2-3倍。虽然远低于脓毒症中看到的水平,但这种慢性的低水平内毒素血症足以引发持续炎症。事实上,持续输注低剂量LPS重现了代谢障碍的特征,建立了肠道来源LPS与疾病发展之间的因果关系。
微生物组与炎症的疾病特异性联系
微生物组驱动的炎症机制在各种疾病状态中以独特的方式表现出来,具有不同的微生物特征,通过特定的分子途径促进发病。
炎症性肠病:NOD2突变和Th17过度激活
核苷酸结合寡聚化结构域含蛋白2(NOD2)的突变是克罗恩病首次识别的易感基因,特定变体使纯合携带者的疾病风险增加20-40倍。这些突变主要影响负责配体结合的富含亮氨酸重复域,损害对细菌肽聚糖成分的识别。除了作为微生物传感器的既定作用外,NOD2还作为T细胞内在调节因子,抑制致病性Th17反应。小鼠模型证明,NOD2缺陷导致Th17相关基因表达增强和IL-17产生增加,导致更严重的眼内炎。同时,NOD2上调树突状细胞中的miR-29,后者下调IL-23产生——Th17细胞维持的关键细胞因子。
类风湿关节炎:普雷沃氏菌和IL-17
最近的研究确定了普雷沃氏菌作为类风湿关节炎(RA)的潜在微生物触发因素。新发RA患者表现出普雷沃氏菌在肠道中的扩张,而有益的拟杆菌物种减少。从RA患者分离的普雷沃氏菌菌株在小鼠模型中比来自健康对照的菌株引起更严重的关节炎。从机制上讲,普雷沃氏菌含有27-kDa蛋白质(Pc-p27),在42%的RA患者中刺激Th1反应,主要通过IFN-γ产生。此外,这种蛋白质触发IL-17A表达,通过增加IL-6和IL-23水平促进关节炎症。
非酒精性脂肪肝和肥胖:LPS-TLR4轴和巨噬细胞极化
在非酒精性脂肪肝病(NAFLD)中,肠道菌群失调使细菌脂多糖(LPS)通过受损的肠道屏障功能到达肝脏。肝脏TLR4识别LPS,触发产生包括TNF-α、IL-1β和IL-6在内的炎症细胞因子。随后,巨噬细胞极化在疾病进展中起关键作用——经典激活的M1巨噬细胞表达CD80、CD86和CD68,产生促炎细胞因子,而替代激活的M2巨噬细胞表达CD206、CD163和精氨酸酶-1,促进组织修复。
神经炎症:SCFA耗竭和小胶质细胞功能障碍
肠道微生物群产生的短链脂肪酸(SCFAs)通过多种途径调节小胶质细胞功能。喂食SCFA促进纤维菊粉的小鼠分离的小胶质细胞在LPS刺激后分泌的TNF-α比对照组少。从机制上讲,SCFAs减少小胶质细胞中的组蛋白脱乙酰酶活性和核因子-κB核转位。病理上,与肠道菌群失调相关的SCFA耗竭已与神经退行性疾病相关联,其中小胶质细胞激活转向促炎M1表型,其特征是TNF-α、IL-1β、IL-6和IFN-γ产生增加。因此,SCFA恢复代表了神经炎症疾病的有希望的治疗方法。
微生物组-免疫失衡的环境触发因素
环境因素对肠道微生物群落产生深远影响,可能触发导致全身炎症的病理性转变。
抗生素诱导的失调和免疫抑制
抗生素在医学中是双刃剑。它们对对抗感染是必要的,但也同时杀死好微生物和坏微生物。这种干扰降低了细菌多样性并改变了群落结构,经常促进艰难梭菌等机会性病原体的增殖。由此产生的失调削弱了定植抗性,并通过干扰Toll样受体信号扰乱免疫稳态。即使是短期广谱抗生素疗程也会削弱对疫苗的免疫反应,但这主要适用于没有预先存在免疫力的人。尽管如此,在多种临床环境中,进行性微生物群丢失与总体死亡率增加相关。
西方饮食和胆汁酸驱动的炎症
西方饮食模式——以高摄入加工食品、精制糖和不健康脂肪为特征——从根本上重塑了肠道微生物群落。这种饮食增加了厚壁菌门/拟杆菌门比率,同时减少了有益的SCFA产生菌。此外,高脂肪摄入增强了胆汁酸的胆汁分泌,特别是脱氧胆酸,具有抗菌特性。这些饮食诱导的变化通过多种途径促进肠道炎症:粘液屏障厚度减少、紧密连接蛋白表达降低以及胆汁酸代谢改变。最终,这些干扰增加了肠道通透性,使细菌易位和全身炎症成为可能。
昼夜节律紊乱和微生物群组成变化
昼夜节律紊乱——通过轮班工作、时差或不规则睡眠模式——显著改变了微生物组的组成和功能。基因改造的时钟缺陷小鼠和经受模拟轮班工作的野生型小鼠都表现出微生物多样性和节律性的减少。重要的是,这些干扰影响了参与代谢稳态的特定细菌类群,特别是减少了SCFA产生菌。双向关系变得明显,因为昼夜节律紊乱改变了微生物群,随后加剧了代谢功能障碍。事实上,将昼夜节律紊乱的啮齿动物的粪便转移到非紊乱的受体足以诱导代谢障碍。
结论
肠道微生物组与炎症之间的复杂相互作用对人类健康至关重要,超越了肠道环境。在本文中,我们考察了从出生开始微生物群落对免疫发育的影响、肠道中稳态机制的建立以及失调时炎症级联反应的启动。这些复杂的相互作用构成了各种疾病过程的基础,从炎症性肠病到神经炎症。
生命早期的微生物定植为持久的免疫功能奠定了基础。最初三年是编程免疫反应的关键时期。出生方式、是否母乳喂养以及环境暴露等因素都在微生物群落上留下持久印记。母体IgA和人乳低聚糖主动指导这一发育过程,有效教育正在发育的免疫系统,同时防止病原体入侵。
随后,稳态机制在人的一生中保持这种微妙的平衡。粘液层、紧密连接、分泌型IgA和抗菌肽共同创造物理和化学屏障,使微生物群与宿主组织分离。同时,固有层中调节性T细胞和Th17细胞之间的平衡控制炎症基调,某些类型的细菌可以直接影响这种平衡。
模式识别受体,特别是TLRs和NOD样受体,就像分子哨兵,不断监视微生物信号。这些监视系统能够区分有害和无害细菌,并以适合每种刺激的方式做出反应。尽管这些通路旨在保护我们,但如果它们失去平衡,就会导致长期炎症。
失调变化,包括有益SCFA产生菌的丧失和肠杆菌科等有害细菌的增长,导致自我延续的炎症循环。由此产生的肠道通透性增强促进了脂多糖(LPS)等细菌产物进入血液,通过各种机制引发全身炎症。这种模式不断重复,无论疾病是什么,如IBD、类风湿关节炎、NAFLD或神经炎症障碍。然而,其发生方式对每种疾病都不同。
环境因素,特别是抗生素、西方饮食模式和昼夜节律紊乱,加剧了这些病理变化。抗生素破坏定植抗性和免疫稳态,而加工食品改变微生物群落和胆汁酸代谢。即使是睡眠问题也能改变微生物组的组成和功能,显示了这个生态系统对日常生活因素的敏感性。
未来的治疗策略必须直接针对这种微生物组-炎症轴。旨在恢复微生物多样性、增强短链脂肪酸(SCFA)产生、强化肠道屏障和调节免疫反应的策略,显示出治疗炎症性疾病的潜力。此外,生命早期的预防策略可能是最有效的,在炎症级联反应建立之前防止失调。
理解肠道微生物组与炎症之间的这些隐秘联系从根本上改变了我们对疾病发病机制的理解。与其将炎症性疾病视为孤立的问题,我们更好地将其理解为我们与共生微生物生态问题的表现。这种思维转变表明,恢复微生物平衡可能成为治疗许多曾经被认为与肠道健康无关的疾病的中心环节。
关键要点
理解肠道微生物组-炎症联系揭示了慢性疾病背后的关键机制,并为预防和治疗开辟了新的治疗途径。
- 早期生命编程最为重要:最初三年通过微生物定植建立终身免疫模式,分娩方式和母乳喂养显著影响炎症性疾病风险。
- 失调创建自我延续的炎症循环:有益SCFA产生菌的丧失和有害肠杆菌科的扩张触发慢性炎症,通过增加肠道通透性维持自身。
- 环境因素破坏微生物平衡:抗生素、西方饮食和昼夜节律紊乱从根本上改变肠道群落,降低多样性并促进炎症病原共生菌。
- 疾病特异性微生物特征驱动炎症:炎症性肠病、类风湿关节炎和非酒精性脂肪肝等疾病各自涉及特定细菌物种,通过特化的免疫机制触发独特的炎症通路。
- 微生物平衡的治疗性恢复显示前景:针对SCFA产生、屏障功能和微生物多样性的干预措施为以前被认为与肠道健康无关的炎症性疾病提供了新的治疗方法。
肠道微生物组作为"被遗忘的器官",从根本上塑造了整个生命过程中的免疫发育和炎症反应。认识到这些隐秘联系将我们对慢性疾病的理解从孤立条件转变为与我们的微生物伙伴生态破坏的表现,表明恢复微生物平衡可能成为治疗多种炎症性疾病的核心。
常见问题解答:
Q1. 肠道微生物组如何影响身体的炎症? 肠道微生物组通过多种机制影响炎症,包括调节免疫细胞发育、产生抗炎化合物如短链脂肪酸,以及维持肠道屏障完整性。当发生失调时,可能导致肠道通透性增加,使细菌产物进入循环并触发全身炎症。
Q2. 生命早期微生物群在免疫系统发育中扮演什么角色? 生命早期微生物群,特别是在最初三年,对适当的免疫系统发育至关重要。分娩方式、母乳喂养和环境暴露等因素塑造婴儿微生物组,进而编程终身免疫反应并影响对炎症性疾病的易感性。
Q3. 抗生素如何影响肠道微生物组和炎症? 抗生素可以通过不分青红皂白地消除有害和有益细菌来破坏肠道微生物组。这种干扰可以减少细菌多样性,削弱定植抗性,并损害免疫稳态。由此产生的失调可能导致炎症增加和对机会性病原体的易感性。
Q4. 饮食能否影响肠道微生物组组成和炎症过程? 是的,饮食显著影响肠道微生物组组成和炎症过程。高加工食品和不健康脂肪的西方饮食模式可以改变微生物群落,减少有益细菌,并促进炎症。相反,富含纤维和植物性食物的饮食可以支持多样化、健康的微生物组并减少炎症。
Q5. 特定疾病如何与肠道微生物组失调和炎症相关联? 不同疾病与特定的微生物特征和炎症途径相关。例如,在炎症性肠病中,NOD2突变和Th17过度激活起作用。在类风湿关节炎中,普雷沃氏菌的扩张与IL-17产生增加相关。了解这些疾病特异性联系有助于开发有针对性的治疗方法。
【全文结束】