肠道菌群与免疫系统的关系

基金项目：国家自然科学基金（３０７３０００５）通信作者：赵立平Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．ＺＨＡＯＬｉ‐Ｐｉｎｇ，Ｅ‐ｍａｉｌ：ｌｐｚｈａｏ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ·特约专稿·

肠道菌群与肥胖症的关系研究进展

赵立平，费娜上海交通大学生命科学技术学院，上海２００２４０

摘　要：越来越多的证据表明肠道菌群与肥胖、胰岛素抵抗等代谢性疾病的发生密切相关，具体分子机制也正被逐步揭示出来。肠道菌群不仅可调节能量代谢，促进脂肪过度积累，还是宿主全身性低度慢性炎症和胰岛素抵抗等代谢紊乱的诱发因素之一。肠道菌群有可能成为预防和治疗肥胖症的新靶点。

关键词：肠道菌群；肥胖；代谢性疾病；慢性炎症；内毒素产生菌

Ｒｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅｉｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａａｎｄｏｂｅｓｉｔｙ

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｅｖｉｄｅｎｃｅｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａｉｓｃｌｏｓｅｌｙｌｉｎｋｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｏｂｅｓｉｔｙ，ｉｎｓｕｌｉｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｍｅｔａｂｏｌｉｃｄｉｓｅａｓｅｓ，ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｔａｉｌｅｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｅｉｎｇｅｌｕｃｉ‐ｄａｔｅｄ．Ｔｈｅｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｒｅｇｕｌａｔｅｅｎｅｒｇｙｍｅｔａｂｏｌｉｓｍａｎｄｐｒｏｍｏｔｅｅｘｃｅｓｓｉｖｅｆａｔａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ，ｂｕｔａｌｓｏａｃｔａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｐｒｅｄｉｓｐｏｓｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｆｏｒｄｒｉｖｉｎｇｔｈｅｈｏｓｔｓｙｓｔｅｍｉｃ，ｌｏｗ‐ｇｒａｄｅｃｈｒｏｎｉｃｉｎｆｌａｍｍａｔｉｏｎａｎｄｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｉｎｓｕｌｉｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｍｅｔａｂｏｌｉｃｄｉｓｏｒｄｅｒｓ．Ｔｈｅｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａｍａｙｂｅｃｏｍｅａｎｅｗｔａｒ‐ｇｅｔｆｏｒｔｈｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｏｂｅｓｉｔｙ．

饲斟工业》󰀀2008年第29壁舅4豳多糖龚觅痰增强瓤对海参肠薄菌群的髭晌汪婷婷孙永欣徐永平金礼吉薛继鹏李淑英刘钢刘荟祺海参(Seacucumbers，holothurians)属于无脊椎动物中的棘皮动物门(Echi—nodermata)、海参纲fHolothuroidea)。全世界约有900余种，均为海洋种类f常亚青。2004)。我国海域分布有140多种，其中刺参(ApostichopUSjaponicus)是我国北方重要的水产养殖品种之一．具有很高的营养价值、药用价值和经济价值(Hamel，2004)。近年来。市场需求的增加导致自然刺参资源过度开发，海参的人工养殖随之产生。但高密度养殖、种质退化以及水环境污染等因素使其感染疾病的机率大大增加f王印庚，2005)。疾病防治过程中抗生素的添加产生了新的致病菌，进而导致了肠道菌群的紊乱(Gardiner。1993)．对于肠道微生物区系的深入研究及对抗生素所产生的耐药性和药物残留的关注使人们开始寻求新的替代物，如益生菌、益生素及其它饲料添加剂。应用天然活性成分代替抗生素是抑制病原微生物生长的一个有效途径：天然多糖是一类对免疫系统具有重要作用的高分子化合物，可以作为免疫增强剂应用于临床(TzianabOS，2000)。多糖类免疫增强剂的作用机制之一是与消化道中的菌群发生相互作用，进而提高动物的免疫力(孙永欣等，2006)。深入研究海参肠道菌群的组成及免疫增强剂的作用机理，对于在海参养殖中进行疾病的预防和治疗，以及开发新型免疫增强剂具有重要的作用。1海参肠道细菌的组成与功能目前对海参肠道菌群的研究还比较少。孙奕等(1989)对新鲜刺参及人工条件下饥饿培养的刺参的消化道、体腔液和表皮所分离到的359株细菌进行分离，经鉴定其分别属于Vibro(~菌属)、Pseudomonas(假单胞菌属)等11个主要菌属，刺参栖居地泥沙中还有Bacillus(芽胞杆菌属)和Achromobacter(无色杆菌属)(见表1)。Rainey(1996)研究表明，海参肠道中大约有43种细菌．优势菌群为弧菌属和假单胞菌属，其次是杆菌和放线菌等革兰氏阳性菌。表1刺参及泥样中细菌属的分布

肠道菌群与婴儿免疫影响的相关性 1

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婴儿时期肠道菌群开始定殖，形成了数量众多、种类丰富的肠道菌群，但是其定殖情况4

并不稳定，随着婴儿的生长，肠道微生物组会有很大的变化，直到三岁左右趋于稳定，稳定5

的肠道微生物定殖对婴儿健康起着重要的作用。不稳定的肠道菌群定殖会对婴儿免疫系统产6

生潜在的影响。本文从婴儿免疫系统特点入手，通过婴儿肠道菌群与免疫关系试图阐述肠道7

微生物免疫作用机制。 8

1 婴儿肠道免疫 9

在胚胎发育早期，初级免疫器官骨髓和胸腺开始发育，非特异性免疫在胎儿时期血液循10

环系统形成，血细胞分化成熟后即形成了单核-吞噬细胞，阻止病原菌的入侵。随着婴儿的11

生长，特异性免疫也逐步形成。 12

肠道是人体最大的免疫器官。伴随着婴儿免疫系统发育，肠道上皮细胞也在逐渐发育13

成熟。有研究表明，婴儿T细胞受体及其分化群辅助性T细胞及细胞毒性T细胞可以在胚14

胎发育阶段被检测到，胚胎发育18周可以在肠道上皮细胞的固有层检测到。出生后的婴儿15

几乎拥有完整的T细胞，从而进行非特异性免疫。B细胞在胚胎时期婴儿的肝脏及出生后骨16

髓中分化形成，B细胞产生抗体，婴儿出生后这些细胞需要抗原刺激发生后渗透到肠道中，17

并在肠道中释放抗体，在肠道中抗体主要是免疫球蛋白A。树突状细胞对婴儿免疫应答起了18

很重要的作用，树突状细胞产生不同的信号，趋使Th细胞（辅助性T细胞）分化为Th1、19

Th2细胞及Treg细胞。Treg细胞可以抑制其他免疫细胞的效应功能，特别是T细胞。它们20

在婴儿免疫平衡、自身免疫和过敏反应预防中发挥关键作用[2]。 21

2 肠道菌群对婴儿免疫细胞及免疫因子影响 22

婴儿肠道菌群对婴儿免疫细胞及免疫因子的产生均有一定的影响，同时对于婴儿常见的23

免疫系统疾病也有着密切的关系。 24

2.1肠道菌群与婴儿免疫系统 25

肠道菌群可以增加婴儿先天免疫及后天性免疫的免疫应答。无菌新生鼠中肠道菌群定殖26

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APICULTURE OF CHINA蜜蜂肠道菌群与长寿的关系董志祥 李还原 陈奕霏 郭军 张棋麟│文昆明理工大学生命科学与技术学院，昆明　６５０５００蜜蜂个体在蜂群中通常以三型蜂的形式存在，其中蜂王寿命最长（3～5年），工蜂次之（35～180 天），雄蜂寿命最短。但蜜蜂的寿命与肠道菌群是否有关联，目前研究尚少，在熊蜂的研究中发现，抗生素处理后的熊蜂死亡率增加，寿命缩短，这也间接证实肠道菌群的缺失会引起熊蜂寿命的改变。最新研究表明，肠道内定植着长寿菌群，不仅行使着消化吸收的功能，而且与宿主的长寿息息相关。本文结合国外最新研究进展谈谈蜜蜂肠道菌群与长寿的关系。一、蜜蜂肠道菌群对蜜蜂的重要性肠道菌群在动物健康中扮演了一个重要的角色。与其他昆虫不同的是，蜜蜂具有高度保守和专门的核心肠道微生物群，它们由9种细菌组成，主要是通过社会接触获得，其中5种核心菌群在蜜蜂中是普遍存在的，在熊蜂中也是存在的。最近的研究表明，肠道菌群在新陈代谢、免疫功能、生长发育以及对病原体的防治中都扮演了重要的角色。肠道菌群的破坏也被证明对蜜蜂的健康有害。各种环境的破坏使得肠道微生物群结构失调，改变免疫应答，产生氧化损伤和宿主炎症。生活在恶劣环境中的工蜂有发育缺陷和过早死亡，这表明通过维持微生物群落对氧化应激的抑制和对肠道健康和宿主寿命至关重要。总的来说，蜜蜂的肠道菌群在蜜蜂的健康和疾病中都扮演了重要的角色。二、蜂王肠道菌群的特殊性随着高通量测序技术的快速发展，蜜蜂肠道菌群的研究取得了很大的突破。但是，大部分的研究都是以工蜂为主，而作为蜂群中核心的蜂王，对其肠道菌群的研究却很少。蜂王和工蜂都是由同样的受精卵发育而来，但在蜂房中占据着不同的社会地位。工蜂行使着筑巢、哺育、采集、防护等任务。蜂王主要是行使产卵的任务，并维持整个蜂群的稳定。作为整个蜂群中唯一产卵的雌性蜂，蜂王的健康对蜂群的稳定和蜂产品的产率至关重要，而肠道菌群行使的功能与蜂王的健康息息相关。最近的研究表明，蜂王的肠道菌群与工蜂的肠道菌群截然不同，蜂王肠道菌群与工蜂肠道菌群相比，蜂王含有较高的细菌谱系，可见于花蜜、幼虫和蜂巢中，这包括一些醋杆菌科的谱系。有研究者将刚刚出房的蜂王关于王笼中，分别使处女王与工蜂接触，不与工蜂接触，72小时后，发现蜂王携带的菌群总量有显著差异，这一变化的原因和潜在影响尚不清楚，值得进一步研究。蜂王的肠道菌群与工蜂的社会接触有联系，但是具体的影响机制还需要进一步研究。蜂王是否交配和是否产卵也会影响蜂王的肠道菌群，其中具体的定植规律还需要进一步研究。三、蜜蜂肠道菌群与长寿的关系蜂王和工蜂的社会分工不同，食物来源也有差异。工蜂仅仅食用3天的蜂王浆，而蜂王一生都食用蜂王浆；食物来源不一样，社会分工也不一样，这使蜂王的寿命与工蜂的寿命存在巨大差异。在蜜蜂这个典型的社会型昆虫中，相同基因型可以显示出极端的寿命差异，这也为年龄相关的肠道微生物演替提供了一个独特的视角。Anerson等通过研究蜂群中的工蜂和蜂王的肠道菌群，采集已知年龄和不同环境条件下的蜂王，利用高通量测序平台，测定了不同年龄的蜂王肠道菌群，一共测序了63个蜂王样品的肠道微生物，探索了2个生理年龄和4个消化道壁。通过控制遗传和环境变异，量化了蜂王脂肪组织中羰基的积累作为生物衰老的标志。将特定年龄的蜂王肠道微生物演替与工蜂肠道微生物进行了比较，由于蜂王的来源不同，蜂王年龄与肠道部位有两个或两个以上的菌种有显著差作者简介：董志祥(1994-)，男，云南曲靖人，硕士研究生，主要研究方向：蜜蜂肠道微生物。通讯作者：郭军（1981-），男，湖北襄阳人，博士，E-mail:guojun0591@；张棋麟（1988-），男，云南楚雄人，博士，E-mail:zhangqilin88888@ 。蜜蜂健康2019年3月 养蜂技术