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Cell | 粘膜真菌通过 17 型免疫促进肠道屏障功能和社会行为


上海天昊生物 
真菌群落(the mycobiota)是肠道微生物群的一个组成部分,其完整性的破坏会导致局部和肠道远端病变。由于肠道真菌相对细菌含量较少,研究难度也更大,因此目前关于肠道真菌如何促进宿主体内平衡的机制仍不清楚。
本期推荐的Cell文章,研究者利用ITS真菌扩增子测序等方法,对人类和小鼠胃肠道不同部位真菌群落进行了系统的分析,确定了与小鼠和人类肠粘膜相关的真菌子集。结果发现,粘膜相关真菌 (MAF) 可增强肠上皮功能并保护小鼠免受肠道损伤和细菌感染。值得注意的是,具有特定 MAF 组合的肠道定植促进了小鼠的社会行为。肠道局部对屏障功能的影响取决于 CD4+ T 辅助细胞产生的 IL-22,而对社会行为的影响是通过神经元中的 IL-17R 依赖的信号介导的。因此,肠道真菌群落的空间组成与宿主保护性免疫和上皮屏障功能相关,并且可能是通过互补的 17 型免疫机制对小鼠行为进行神经免疫调节的驱动因素。

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英文题目: Mucosal fungi promote gut barrier function and social behavior via Type 17 immunity
中文题目:粘膜真菌通过 17 型免疫促进肠道屏障功能和社会行为
期刊名:Cell
发表时间:202233

 

研究表明,哺乳动物胃肠道内共存着多种细菌、病毒、原生动物和真菌群落。肠道的生理学沿其长度发生显着变化,形成独特的环境生态位,并形成独特的微生物群生物地理学,从而塑造微生物与宿主相互作用的动态过程。进一步人们还可以通过管腔 (LUM) 和粘膜相关微生物群 (MAF)进行区分。MAF 具有通过与上皮和粘膜免疫细胞直接相互作用来诱导宿主保护性免疫的能力。而微生物群的空间组成,包括 LUM 物种纵向分布的改变或易位到粘膜中,可能是导致一些炎症、代谢和认知疾病的重要因素。
越来越多的研究表明肠道真菌参与了免疫稳态的调节。肠道真菌种群组成的变化(称为真菌失调)可能导致结肠炎、酒精性肝病和过敏性气道疾病的局部和肠道远端病变。这表明平衡的肠道真菌群落在维持宿主免疫稳态和人类健康方面可能发挥有益作用。


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1、与小鼠肠道粘膜相关独特的真菌群落。(A) 为利用5只雌性C57Bl/6J小鼠的胃、空肠、回肠、盲肠和结肠收集的管腔(Lumen)和粘膜(Mucosa)样品,通过DNA分离及ITS扩增子测序获得的小鼠肠道中14个最丰富的属水平上内腔真菌(LUM)或粘膜真菌(MUC)真菌相对丰度结果。(B)来自不同取样位置和类型的真菌群落结构NMDS图。
本研究开始描述了胃肠道的真菌群落的生物地理学特征(图1A),并在小鼠和人类中鉴定了与肠粘膜相关的真菌子集。与细菌群落不同,基于管腔与粘膜的类型,比纵向位置采样的真菌群落具有更强的聚类情况(1B)
 

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2、确定的粘膜真菌组合促进屏障完整性并诱导CD4+ T细胞产生IL-22

随后发现一个MAF组合而不是LUM组合,可以通过增加宿主参与 JAK/STAT 信号传导和 DNA 修复的上皮基因的屏障功能和转录,对肠道发挥免疫保护作用(图2)。并且在抗生素治疗和细菌感染期间,肠道局部产生的 IL-22 可促进屏障功能并保护小鼠免受肠道损伤。
 

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3、在三室社会实验中,粘膜真菌组合(MUC)可以促进小鼠的社会行为变化

本研究也发现肠道微生物群和大脑之间存在串扰,MAF的肠道定植增加了小鼠对社会刺激的反应,突出了肠道真菌调节宿主行为的能力。本研究发现粘膜真菌诱导 IL-17A 的全身释放,并且神经元中的 IL-17 感知对于真菌调节小鼠社会行为是必要的。本研究结果表明,MAF 具有驱动保护性粘膜免疫的独特能力,对肠上皮细胞、肠道屏障功能、肠道疾病和神经免疫介导的宿主行为有影响。

 

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