生活在人體腸道內(nèi)的菌群在人體的代謝、免疫等方面都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，菌群失衡會(huì)導(dǎo)致一系列疾病的發(fā)生，比如克羅恩?。–D）和其他形式的炎癥性腸病(IBD)等。但這些聯(lián)系背后的生物學(xué)機(jī)制仍不清楚。
美國(guó)麻省總醫(yī)院(MGH)布羅德研究所(Broad Institute)和哈佛醫(yī)學(xué)院(Harvard Medical School)的研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，一種與克羅恩病相關(guān)的、名為活潑瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus)的細(xì)菌會(huì)釋放某種多糖(或糖分子鏈)，觸發(fā)免疫反應(yīng)。
該研究發(fā)表在《PNAS》上，是最早揭示腸道微生物與人類(lèi)疾病之間關(guān)聯(lián)機(jī)制的研究之一。
“這是一種獨(dú)特的分子，代表了腸道微生物與炎癥性疾病之間的潛在聯(lián)系，”第一作者M(jìn)atthew Henke說(shuō)。
“微生物菌群與疾病的關(guān)聯(lián)研究越來(lái)越多，”HMS的生物化學(xué)與分子藥理學(xué)教授Clardy說(shuō)，“有些相關(guān)性非常強(qiáng)，但有些很弱，但總歸都是相關(guān)的。”
R. gnavus與CD相關(guān)
大約有200萬(wàn)美國(guó)人患有炎癥性腸病(IBD)，包括克羅恩病。布羅德核心研究所(Broad core institute)成員、傳染病和微生物組項(xiàng)目聯(lián)合主任Ramnik Xavier的實(shí)驗(yàn)室此前的工作證明，在克羅恩病的某些爆發(fā)期，R. gnavus在腸道菌群的豐度可以從不足1%躍升至超過(guò)50%。
Xavier，Clardy和Henke想要通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)確定克羅恩病與R. gnavus之間的聯(lián)系，其背后的生物學(xué)機(jī)制到底是怎么回事？
炎癥性多糖
于是，研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)出R. gnavus菌落后，對(duì)該細(xì)菌產(chǎn)生的所有分子進(jìn)行了鑒定，以確定是否存在促炎因子。他們發(fā)現(xiàn)R. gnavus合成并分泌具有鼠李糖骨架和葡萄糖側(cè)鏈的復(fù)合葡萄糖多糖。
進(jìn)一步研究表明，該多糖主要由三個(gè)鼠李糖單元形成的線(xiàn)性骨架和由兩個(gè)葡萄糖單元形成的短側(cè)鏈組成。鼠李糖骨架由1,2-和1,3-連接的鼠李糖單元制成，側(cè)鏈具有與1,6-葡萄糖連接的末端葡萄糖。這個(gè)多糖能有效誘導(dǎo)樹(shù)突細(xì)胞分泌炎性細(xì)胞因子（TNFα），并且TNFα分泌依賴(lài)于toll樣受體4（TLR4）。
揭開(kāi)結(jié)構(gòu)之謎后，他們搜索了R. gnavus的基因組并鑒定了負(fù)責(zé)制備這種多糖的基因。未來(lái)的實(shí)驗(yàn)將研究這些基因是否在克羅恩病發(fā)作之前過(guò)度表達(dá)。
深遠(yuǎn)影響
Henke說(shuō):“如果我們能追蹤一個(gè)病人，發(fā)現(xiàn)這種多糖的基因在病情惡化之前就已經(jīng)表達(dá)出來(lái)，那就相當(dāng)有說(shuō)服力了，這也意味著這種多糖是克羅恩病發(fā)作的原因。”
如果這個(gè)理論被證明是正確的，研究人員可以針對(duì)R. gnavus生長(zhǎng)或其產(chǎn)生這種炎癥性多糖的能力，開(kāi)發(fā)新的治療克羅恩病和類(lèi)似炎癥性疾病的方法。
微生物組的影響是廣泛的，這些發(fā)現(xiàn)對(duì)克羅恩病以外的其它疾病同樣具有適用性。“現(xiàn)在我們已經(jīng)建立了這種方法，我們可以快速檢查其他細(xì)菌，了解微生物組促進(jìn)疾病的背后分子機(jī)制，”Xavier說(shuō)。
之前的研究只是表明人體腸道微生物組變化與宿主疾病狀態(tài)存在關(guān)聯(lián)，但很少有研究探究這些關(guān)聯(lián)背后的分子機(jī)制，這項(xiàng)研究是第一個(gè)研究微生物群與人類(lèi)健康之間關(guān)聯(lián)背后的分子機(jī)制的研究，也為今后的研究提供非常有價(jià)值的借鑒。
參考資料：
[1] Study reveals a microbe's molecular role in Crohn's disease
[2] Ruminococcus gnavus, a member of the human gut microbiome associated with Crohn’s disease, produces an inflammatory polysaccharide
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