Cell：看看全能的肠道菌群若何「塑造」免疫的日夜节律

起源：丁香学术 2021-08-10 12:19

众所周知，简直一切植物都遵循与日照相关的日夜节律。自然光的周期变动会带动饮食和就寝等有「节律」的行动。生物钟使植物体的心理进程与日夜光周期同步，从而可以预测情况的变动。在哺乳植物中，生物钟是由简单的转录因子网络，在 24 小时的周期内驱动基因「有节律」的表白而完成的。生物钟简直存在于机体一切组织中，并通过去自卑脑「中央时钟」的神经元和

众所周知，简直一切植物都遵循与日照相关的日夜节律。自然光的周期变动会带动饮食和就寝等有「节律」的行动。

生物钟使植物体的心理进程与日夜光周期同步，从而可以预测情况的变动。在哺乳植物中，生物钟是由简单的转录因子网络，在 24 小时的周期内驱动基因「有节律」的表白而完成的。生物钟简直存在于机体一切组织中，并通过去自卑脑「中央时钟」的神经元和激素旌旗灯号与完成与情况光周期的同步。

肠道中的许多生物进程均表示出由生物钟发生的日常节律效应。然而，肠道的共同之处在于它的许多日夜节律异样也必要肠道微生物群的参加。例如，微生物群与生物钟协调，在节制脂质代谢的基因表白中发生节律。

摄食进程中植物会打仗情况中或与食品无关的微生物，是以进食行动也会对食源性病原体发生有「节律」的打仗。为了避免感化，哺乳植物肠道上皮会发生后天免疫效应物，包含抗菌卵白（AMP）。这标明肠道后天免疫异样能够表示出「日夜节律」特征。

虽然近年来相关研讨对微生物群-时钟互相作用若何调理代谢的相识越来越多，但咱们对这些互相作用若何调理肠道后天免疫知之甚少。

在比来一项研讨中，来自美国德克萨斯年夜学东北医学中间的 Lora V. Hooper 课题组提醒了肠道微生物群和生物钟协调发生肠道后天免疫的日夜节律。相关成果颁发在比来的 Cell 杂志上。

该研讨发现节律性的宿主进食行动招致分段丝状（SFB）在肠道外表的附着发生节律。而节律性的 SFB 附着则进一步驱动上皮 STAT3 的表白和激活，从而调理上皮 AMP 表白并发生日夜节律振荡特征。这些后天免疫节律招致对鼠伤寒梵衲氏菌感化的抵制力在日夜轮回中产生变动。

研讨内容

1. 微生物群影响肠道抗菌卵白表白的日夜节律

起首，作者查看了再生胰岛衍生卵白3γ（REG3G）在肠道后天免疫体系中的节律性表白。REG3G 由小肠上皮排泄并具备杀伤革兰氏阳性菌的才能。

研讨发现，Reg3g 基因及其编码卵白（REG3G）的表白在惯例小鼠中呈日夜节律性，在 Zeitgeber 光阴（ZT）0 时的表白低于 ZT12，此中 ZT0 时呈现光照，ZT12 光照燃烧。此外，在一切光阴点，无菌小鼠的 REG3G 表白均较低，而且没有节律性。是以，REG3G 表白被以为具备日夜节律，而且维持该节律性特征必要微生物群的参加。

除此之外，作者还发现其它上皮 AMP 也表示出节律性表白的特征。此中包含：lipocalin-2 (LCN2)，一种限定细菌铁获取的 AMP；以及 S100A8，一种限定钙获取的 AMP。

相比之下，其它后天免疫基因的表白则是无节律的，此中包含：Lyz1，担任编码溶菌酶；以及发生活性氮物种 (Nos2) 和粘液 (Muc2) 所必须的基因。是以，研讨标明多种 AMP 具备节律性表白的特征，但不是肠道后天免疫体系的广泛特征。

2. 分段丝状（SFB）的「节律性上皮附着」驱动抗菌卵白表白的日夜节律发生

接上去，作者试图确定驱动 AMP 节律性表白的微生物群身分。

小鼠小肠外表的扫描电子显微镜（SEM）成果显示了许多具备分段丝状形状的附着（SFB）。SFB 是存在于啮齿植物、非人类灵长类植物和人类肠道微生物群中的革兰氏阳性菌。SFB 具备共同的形状，其特征是长而分段的细丝，而且具备慎密附着于肠上皮细胞并刺激宿主基因表白的共同才能。

为了测试 SFB 是否在 REG3G 表白中发生节律，作者研讨了来自两个分歧供给商的小鼠：Taconic Farms 小鼠和 Jackson Laboratory 小鼠。SFB 存在于 Taconic 但不存在于 Jackson 小鼠中。研讨成果显示，REG3G 表白在 Taconic 小鼠中是有节律的，而 Jackson 起源的小鼠则没有上述征象。这一成果标明 SFB 能够驱动了肠上皮中 REG3G 有节律的表白。

进一步，扫描电镜成果提醒了具备 SFB 定植的小鼠小肠外表存在有纪律的 SFB 附着征象，而且于 ZT12 其附着量到达巅峰，与 REG3G 表白的峰值一致。相反地，Jackson 起源的小鼠的小肠外表则没有 SFB 附着。

之后，作者通过 SFB+ 和 SFB- 小鼠的共豢养操作将 SFB 引入 SFB- 小鼠，成果显示，该处置可能招致有节律的附着和 REG3G 表白的震荡。这些发现标明有节律的 SFB 附着到小肠上皮驱动抗菌卵白表白的日夜节律。

接上去，作者还思索了 REG3G 表白是否能够反过去驱动有节拍的 SFB 附着。其起因是要是 REG3G 可能杀死 SFB 或与 SFB 竞争小肠上皮附着的，就会招致上述环境的产生。

然而，试验成果不支持该设法主意。起首，峰值 SFB 附着与峰值 REG3G 表白一致。其次，SFB 附着在 Reg3g 缺点型小鼠中异样坚持日夜节律。这些数据标明 REG3G 不会驱动 SFB 的节律性附着。

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