合西生物主导研发的合西后生元“乙0系列产品”震撼上线 

合西生物丨益生菌对人体免疫系统的调节性

发表时间：2024-09-11 11:19

                                                                                                                                     

            合西生物丨益生菌对人体免疫系统的调节性         


图片

图片

摘要
免疫系统调节是科学研究中一个非常有趣的部分。免疫系统在协调细胞和分子关键介质方面起着至关重要的作用，从而建立对感染性病原体的强大防御屏障。一个哺乳动物体内的肠道菌群大约有一百万亿个微生物，组成了复杂的胃肠道群落，这些菌群通过调节细胞因子的表达来维持肠道稳态及免疫应答。然而，肠道的损伤、交互作用免疫和肠道微生物群都可能反映出机体有害的健康问题。在此背景下，许多研究益生菌及其生物活性衍生物，如细菌素和短链脂肪酸(SCFAs)，两者均表现出独特的免疫调节特性，并通过其进行抑制炎症和在病理状态下增强微生物多样性的恢复。这篇文章着重介绍了益生菌及其衍生物后生元的基本特征。本文还描述了其对肠道菌群调节的潜在机制，并介绍它如何产生影响免疫细胞参与调节肠道稳态的功能。
介绍
肠道提供了一个十分适宜的环境，有助于在共生菌和免疫细胞之间建立平衡关系。随着时间推移，这个多样化的生态系统通过连续暴露于多种抗原而发生了演变。组成肠免疫的细胞和分子成分在与肠道共生微生物的密切互动中不断调控免疫反应，同时维持肠道稳态。肠道菌群的改变可能导致肠道菌群紊乱，从而激活参与肠道免疫细胞的成熟、分化和增殖的各种信号级联。这个复杂微生物群落的演变与严重健康问题的发展直接相关，包括代谢障碍、慢性炎症、癌症、通过肠心轴与心血管疾病和通过肠脑轴与神经退行性疾病等。在这种情况下，益生菌被提出为恢复肠道微生物多样性的有前途的治疗策略。
益生菌是在适当剂量下给宿主带来健康益处的微生物。经认可具备益生菌特性的细菌菌株，包括耐受肠道条件、粘附于上皮细胞和表面亲水性，已经被发现通过调节肠免疫从而对抗感染。益生菌以多种方式对宿主产生免疫调节作用，包括占据受损的粘膜屏障、竞争排除和抑制有害侵入性病原体、产生生物活性化合物、增强抗炎细胞因子的产生，解毒有毒物质，以及招募各种免疫细胞。
具有安全背景的生物活性的益生菌及后生元复合衍生物包括氨基酸、维生素、胞外多糖、酶、短链脂肪酸（SCFAs）和细菌素等。SCFAs是不可消化纤维发酵的代谢产物，而细菌素则包括一群异质性的多肽，具有对病原体的抗菌活性。最近对细菌代谢产生的SCFAs、色氨酸降解产物和二级胆汁酸对免疫系统与肠道菌群的相互作用的深刻影响进行了评估。虽然细菌素的研究主要集中在特定的商业可用形式及其对宿主健康的影响上，但其在免疫系统调节方面的贡献也已被报道。因此，利用生物活性化合物（如后生元技术）进行治疗研究是一个新的研究领域。
特异性和非特异性免疫特征
机体遭受入侵性病原体侵袭，免疫应答第一步是通过模式识别受体（PRRs）进行病原体识别。根据它们的定位，PRRs被归类为跨膜受体（如Toll样受体（TLRs））和细胞内受体（如NOD样受体（NLRs））。它们的作用与识别复杂众多的信号分子有关，包括病原体上的微生物相关分子模式（MAMPs）和宿主细胞上的内源性损伤相关分子模式（DAMPs）。PRRs将先天（非特异性）免疫和适应性（特异性）免疫桥接起来，两种免疫类型均作为相互防御机制，提供保护免受炎症或自身免疫性疾病的侵害。先天免疫主要涉及物理屏障，例如皮肤和黏膜，微生物群落，化学屏障例如抗微生物分子和酶，以及促进吞噬外来病原体的特化效应细胞，使其成为第一道防线。先天免疫反应通过PRRs介导，以识别病原体相关分子模式（PAMPs）和从损伤细胞释放的内源性分子区分正常宿主细胞和侵入性病原体的作用机制。PAMPs与PRRs的相互作用在免疫细胞内引发内部信号转导。除了物理屏障外，还有大量成分，包括抗微生物酶（例如溶菌酶）、血清中的急性相蛋白（例如补体因子、C反应蛋白）、抗微生物肽（例如防御素）、具有吞噬能力的细胞（即嗜中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞（DCs））以及产生促炎症细胞因子的细胞（例如巨噬细胞、肥大细胞、自然杀伤（NK）细胞）协同作用。如果病原体设法穿过第一道防线，特异性免疫便被激活。特异性免疫作为对抗病原体的第二道防线，与抗原特异性反应有关，为宿主提供长效的免疫记忆。与先天免疫从几分钟到几个小时的即时作用不同，适应性免疫的最大反应是在暴露于抗原后的几天后观察到的。先天和特异性免疫之间的联系取决于专业的抗原呈递细胞（APCs），包括DCs、巨噬细胞和B细胞。特异性免疫的两种主要类别，即体液和细胞介导免疫反应，分别由B细胞和T细胞介导。成熟后的B细胞经血液迁移到淋巴结，在那里结合外来抗原，增殖，并进一步分化成分泌抗体的浆细胞和记忆B细胞。浆细胞分泌五种不同类型的免疫球蛋白（Ig），直接中和抗原或间接标记病原体以便杀灭。记忆B细胞具有扩展的存活能力，并能立即响应。介导细胞介导免疫的中介物质，在胸腺成熟为单纯T细胞，与APCs表面表达的主要组织相容性复合体（MHC）相互作用。在这种相互作用之后，它们增殖并分化为CD4+辅助T细胞（Th细胞）和CD8+细胞毒性T细胞。虽然CD8+T细胞对于机体对抗病毒感染的细胞和肿瘤细胞的防御至关重要，但是刺激其他免疫细胞类型的行动的是CD4+T细胞。后者可以分化成七个主要亚型，即Th1、Th2、Th9、Th17、Th22、调节性T（Treg）细胞和T滤泡辅助（Tfh）细胞，并通过特定的细胞因子和转录因子的表达来区分。不受控制的Th细胞介导免疫反应已与自身免疫性疾病和其他疾病的出现有关。特定T细胞亚型的平衡调节是维持强化免疫系统的重要关键因素之一。
健康肠道及损伤肠道中的微生物群与免疫力相互作用
人体复杂的肠道腔内微生物集群包含超过1000种细菌物种，这有助于维持宿主的健康。平衡的肠道菌群可对抗有害的侵入性病原体，同时对有益的共生菌表现出耐受性，因此，它直接与肠道稳态的建立密切相关。肠道菌群在执行多种肠道功能方面具有突出的表现，例如降解未代谢的膳食成分、产生必需营养素以及分泌具有抗炎和免疫调节特性的生物活性化合物，例如短链脂肪酸和细菌素。肠道菌群失衡，即肠道菌群失调，经常与急性或慢性炎症和氧化应激的发展有关，引发严重的健康障碍。肠道菌群组成和多样性的变化与非传染性肠道疾病的易感性增加有关，例如炎症性肠病（IBD）或结直肠癌（CRC）（相关报道：《合西生物丨肠道微生物群对结直肠癌的重要作用》），代谢性疾病，包括肥胖或II型糖尿病，以及心血管和神经退行性疾病。目前，已经明确了疾病与破坏性肠道菌群组成之间的联系。通常认为，肠道恢复力，即肠道生态系统在药物治疗、病原体侵入和不健康的生活方式习惯引起扰动后恢复到原始状态的能力，构成了维持健康肠道菌群的优势因素。有弹性菌群通常与肠道微生物群落的复杂性和多样性增加相关。但是，确定调节肠道菌群特定亚型的平衡的抗菌剂，益生菌，丰富的多酚源或饮食组成等干预措施的效果仍需深入研究和探索。
由于约70％的免疫细胞存在于肠道中，肠道菌群与肠道免疫系统的相互作用是实现炎症和免疫耐受之间平衡的先决条件。肠道免疫系统由四个主要部分组成：肠道相关淋巴组织（GALT）、肠系膜淋巴结（MLN）、基底小区（LP）和上皮组织。GALT利用多种机制来消除哺乳动物肠道腔中病原体的存在，主要由聚集的淋巴滤泡，即潘氏斑组成，这些组织是肠道免疫传感器的特征。潘氏斑有助于产生IgA产生。在无菌（GF）小鼠模型系统中进行的几项研究已经表明，肠道菌群对免疫系统发育的影响至关重要。与GF小鼠相比，已知其分泌的分泌型IgA浓度较低，给野生型小鼠口服共生菌后发现它们产生了大量的分泌型IgA。此外，GF小鼠的GALT发育不良，包括较少且较小的潘氏斑和MLN，其粘膜屏障与野生型动物相比更薄。在这种情况下，已经证明肠道共生菌对定义免疫细胞组成的分化具有必要性。免疫系统——肠道菌群的相互作用受损可能导致严重后果，例如异常的免疫反应，共生微生物的系统分布以及易感病原体侵入。
益生菌的免疫调节性
益生菌是非致病的独特微生物，当以足够剂量给宿主施用时，有助于维持肠道菌群的平衡，提供健康益处，被认为是恢复微生物多样性和治疗由抗生素耐药菌或入侵病毒引起的感染的最有价值的方案之一。益生菌对免疫的影响通过上皮化学物质同时诱导黏液分泌，生产多种生物活性化合物，通过预防病原体附着于肠道上皮表面，通过竞争关键营养素的共同作用，竞争性排除致病菌和抑制病原体的增殖来发挥效应。益生菌的免疫调节性质在不同个体之间存在差异，主要归因于免疫细胞释放细胞因子和趋化因子，TLR的激活或抑制核因子-κB（NF-κB）通路。通过分泌细胞因子和AMP，益生菌也参与了JAK / STAT和丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）信号通路的调节，从而促进粘膜和全身免疫反应。众所周知，益生菌的细胞碎片或表面分子能够启动巨噬细胞和树突细胞(DCs)的吞噬能力，并促进自然杀伤细胞和CD8 + T细胞的细胞毒杀作用。已经确定，通过调节先天免疫细胞，益生菌诱导适应性免疫细胞的成熟和分化。一旦附着在肠粘膜上皮细胞（IECs）上，益生菌诱导细胞因子的分泌，从而激活Tregs，这是维持肠道稳态的关键介质。在结肠黏膜中，Tregs增加分泌抗炎细胞因子IL-10，抑制促炎性细胞因子的增加，从而抑制炎症反应，刺激对共生微生物的免疫耐受性。在调整肠道免疫细胞亚型所需的平衡方面，益生菌促进从Th2细胞向Th1细胞的转变，以限制过敏反应和控制自身免疫性疾病。此外，益生菌与IECs的相互作用触发DCs的成熟和随后的Treg诱导，从而促进成熟的B细胞在潘氏斑中的免疫球蛋白类别转换向分泌型IgA。分泌型IgA在防止病原体与上皮受体的相互作用、保护黏膜屏障完整性和中和黏膜表面的细菌毒素方面发挥重要作用。




                                                                                                                             




分享到：