自然:揭示肺部微生物群调节大脑自身免疫

2022年3月7日/Bion/--在为身体提供氧气的重要功能中，肺通过一个巨大的交换表面与外界环境相连。在肺组织和外界空气的这个分界处，有一个特殊的微生物菌群，即所谓的肺部微生物群。这种微生物组的确切功能以前几乎没有研究过。

在一项新的研究中，德国哥廷根大学医学中心神经病学和多发性硬化症研究所的Alexander Flgel教授和Francesca Odoardi教授领导的研究小组发现，肺部微生物群落和大脑之间存在密切的关系。他们发现，肺部微生物群可以调节大脑免疫细胞小胶质细胞的活动。这个新定义的肺-脑轴对疾病过程具有重要意义：肺微生物群的确切组成决定了大脑对炎症性疾病的易感性，如多发性硬化。相关研究成果近日发表在《自然》杂志上，标题为“肺微体调节大脑自动免疫”。

这项新研究指出了肺和大脑之间一种新的意想不到的功能联系。这种联系是由当地的肺部微生物群落调节的，这显然会向大脑的“免疫细胞”小胶质细胞发送信号。

论文第一作者、哥廷根大学医学中心神经病学和多发性硬化症研究所博士后研究员莱昂霍桑博士说，“小胶质细胞可以根据这些微生物信号调整自身的免疫反应能力，因此可以快速应对即将到来的威胁。”奥多尔迪教授解释道，“因此，肺部微生物组可以被视为敏感脑组织的预警系统。”这可能会对我们的健康产生影响：肺部感染、治疗性操作(治疗)、污染、气候变化都会对肺部微生物区系产生影响，从而影响大脑的免疫反应。

控制肺部微生物群落影响中枢神经系统自身免疫。图片来自Nature，2022，DOI :10.1038/s 41586-022-04427-4。

弗吕格尔教授说，“这种关于肺-脑轴的新知识可能会用于治疗。”他接着说，“例如，可以使用一定剂量的益生菌或特定的益生菌来特异性地影响大脑的免疫反应，从而不仅治疗多发性硬化症，还可以治疗小胶质细胞的免疫活动参与的中枢神经系统疾病。”

背景：肺和脑

肺在脑部疾病的过程中起着重要的作用。例如，肺部感染和吸烟会增加多发性硬化症的风险。这种疾病是一种性疾病：免疫系统中的T细胞攻击人体自身的脑组织，并在那里造成持久的损害，这可能导致严重的神经缺陷。到目前为止，为什么以及如何让肺参与大脑的调节过程一直是个谜。

毕竟肺的主要功能是提供氧气。为此，它的组织为我们呼吸的空气形成了超过100平方米的交换面积。诚然，这种与外界环境的巨大接触面积需要特殊的免疫保护来抵御危险的入侵者，如病毒或，但一般理解，机体的主要免疫反应首先发生在特殊的免疫器官，如淋巴结或脾脏。在这些器官中，所有细胞和可溶性免疫因子的存在不仅启动和调节针对入侵者的免疫反应，还启动和调节针对身体自身组织的免疫反应。

肺部微生物区系的变化影响大脑对自身免疫性炎症的易感性。

对于肺部如何影响大脑的自身免疫反应这一问题，这些作者现在已经找到了一个令人惊讶的答案。他们发现，肺组织与呼吸空气接触区域的细菌菌落，即所谓的肺部微生物群，在其中发挥了特殊的作用。细菌存在于人体与外界的每一个接触面。虽然人们对肠道菌群和皮肤菌群的组成都很了解，但对肺部菌群的研究相对较少。其实在很长一段时间里，人们都以为肺是无菌的，换句话说，根本不存在菌落。事实上，肺部有一定数量的微生物，但与肠道相比，这个数量很低(小108倍)。更令人惊讶的是，他们发现，通过局部应用小剂量，只需少量操纵这种微生物菌群，就足以强烈改变大脑对自身免疫性疾病的易感性。

肺细胞壁成分调节小胶质细胞。

肺部微生物组是如何对大脑等远处器官的自身免疫性疾病产生这种影响的？这些作者像侦探一样，追寻这个问题的答案，进一步考察这种影响在哪里起作用，在哪里受到影响，哪些信号对这种细胞调节产生影响。他们发现攻击点不在肺部或身体的其他免疫器官，而是直接在脑组织本身。在那里，他们观察到在由他们介导的肺部微生物组操作后，大脑小胶质细胞发生了可测量的变化，这些变化甚至可以在显微镜下观察到。与其他脑细胞相比，小胶质细胞是微小的分支细胞。它们不断用自己的细细胞突起扫描周围环境，寻找病原体造成的伤害或危险。一旦被发现，小胶质细胞就像身体其他部位的免疫细胞一样，发出警报，呼唤免疫帮助。

在肺部服用抗生素后，小胶质细胞的分支变得更短、更粗，小胶质细胞对炎症信号的反应更弱，导致免疫细胞向炎症脑组织的募集更少。这为自身免疫性炎症易感性的改变提供了很好的解释。最后一步，这些作者寻找可能导致这种“小胶质细胞麻痹”的细菌信号。在哥廷根大学医学中心生物系微生物研究所科学家的帮助下，他们为肺部细菌的分析提供了重要线索。这些分析表明，那些产生特定细胞壁成分——脂多糖——的人在服用抗生素后，在肺组织中积累更强。脂多糖的增加确实引起了所观察到的小胶质细胞麻痹和自身免疫抵抗。但减少肺部的脂多糖会导致相反的结果：自身免疫性疾病加重。(100yiyao.com 100医疗网)