Immunity:腸道微生物群通過保持免疫系統的警覺來防止病毒感染

時間:2022年5月13日
來源:medical Xpress

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微生物群對健康至關重要。但這些非侵入性微生物如何與身體其他部位溝通,從而影響宿主生理學,目前尚不完全清楚。斯德哥爾摩大學、烏梅大學和哥德堡大學的研究人員。。。

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微生物群是健康的基礎。但是,這些非侵入性微生物是如何與身體其他部位進行交流,從而影響宿主生理機能的,目前還不完全清楚。來自斯德哥爾摩Ume?和瑞典哥德堡大學的研究人員報告了腸道菌群是如何對病毒感染的自然抵抗力至關重要的。他們表明,腸道微生物釋放膜囊泡導致細菌DNA向宿主細胞的系統性運輸。這觸發細胞質cGAS-STING-IFN-I軸的先天免疫DNA感應,從而保護遠端器官免受病毒感染。這項研究發表在《免疫》雜志上。

所有多細胞生物的表面都經常有共生微生物,也被稱為微生物群,它們影響許多宿主的生理過程。其中絕大多數是寄居在腸道內的細胞外細菌。這些微生物對免疫系統的發育和成熟至關重要。它們還通過與細菌和真菌病原體競爭營養或附著位點,以及產生抗菌物質來保護自己免受細菌和真菌病原體的侵害。但這些腸道內的非侵入性細菌是如何介導系統免疫調節以及它們對病毒感染的影響尚不完全清楚。

“我們對腸道細菌對病毒感染的影響很感興趣。因此,我們用抗生素治療小鼠,然后用兩種不同類型的病毒感染它們——DNA病毒,1型單純皰疹病毒(HSV-1),或RNA病毒,水泡性口炎病毒(VSV)。我們發現抗生素治療使小鼠對這些病毒更敏感,這是由于稱為I型干擾素(IFN-Is)的抗病毒免疫分子的基本表達下降”,Saskia Erttmann博士,Ume?大學,該研究的第一作者,說。

免疫系統通過幾個先天受體家族檢測微生物。這些包括觀察細胞外環境的細胞表面定位toll樣受體(TLRs)和胞質受體(如環狀GMP-AMP合酶(cGAS)),它們在細胞內出現外來或錯位的DNA時向免疫系統發出警報。cGAS感應DNA,合成環GMP-AMP (cGAMP), cGAMP通過干擾素基因刺激器(STING)發出信號,誘導IFN-Is的表達。

為了了解微生物群如何誘導IFN-Is的基礎表達,作者分析了不同先天免疫通路缺陷的小鼠。他們發現,微生物群對IFN-Is的誘導涉及到cGAS-STING通路的強直性激活,而這并不需要細菌與宿主細胞的直接接觸。因此,cgas - sting通路消融的小鼠對HSV-1和VSV感染的反應較弱,更容易受到感染。

“細胞外微生物(包括腸道微生物群)的固有免疫感知通常被認為是通過細胞表面受體(如TLRs)發生的,而胞質免疫受體(如cGAS)的激活只發生在對侵入性DNA病毒、致病菌、或者攜帶毒力因子的寄生蟲可以入侵細胞并在細胞內復制。因此,發現細胞內cGAS-STING通路是細胞外腸道細菌的傳感器是出乎意料的。此外,我們還不清楚如何腸道細菌,身體脫離宿主細胞粘液和腸道上皮細胞層等障礙,仍然能夠引發系統性cGAS-STING-IFN-I應對保護遠端器官免受病毒,”尼爾森Gekara博士解釋道,斯德哥爾摩大學,這項研究的高級研究員。

細菌膜泡(mv)是由細菌釋放的脂質雙分子層小泡,可能穿過組織和細胞膜屏障。因此,研究人員認為mv可能是一種載體,允許腸道細菌將DNA傳遞到遠處的宿主細胞,從而介導系統的cGAS-STING-IFN-I反應。事實上,他們發現血液循環中存在來自腸道微生物群的含有DNA的膜囊泡,當與細胞在體外培養或接種到小鼠體內時,這樣的mv促進了病毒的清除。

“這項研究填補了我們對腸道菌群如何介導系統免疫調節的理解的一個重要空白。他們還強調了抗生素被低估的風險:自我用藥的患者通常使用抗生素來“治療”未確診的疾病,有時還會開給患者,作為對病毒感染后經常出現的細菌感染的預防措施。我們的研究結果表明,通過干擾微生物群,抗生素可以不利地削弱我們抵抗病毒感染的能力。在當前全球病毒大流行的時代,一個相關的、或許是及時的信息是,過度使用抗生素可能會加劇病毒感染,”Nelson Gekara博士總結道。

                       

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