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过去十年来,食物过敏的发生率急剧上升,成为了引起人们广泛关注的一个公共卫生问题。食物必须经过消化道才能被吸收,而消化道中数十亿的共生菌在维持肠道稳态和正常功能上发挥了重要作用。最新研究发现,改变小鼠肠道中的菌群能够影响其对食物的过敏反应,而梭状芽孢杆菌可以通过改变肠道表面渗透性,防御食物引起的过敏反应。研究论文于8月26日发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上。果壳网就此对论文通讯作者,芝加哥大学食物过敏专业教授凯瑟琳·纳格勒(Cathryn Nagler)进行了采访。

随着人们逐渐了解到共生菌在免疫系统成熟过程中的深远影响,科学家推测,由外界因素,如抗生素、饮食、疫苗、卫生条件等引起的肠道菌群组成改变,在调节过敏反应的过程中有着非常关键的作用。例如有研究表明,婴儿时期接触抗生素会严重干扰肠道菌群,这也是造成过敏高发的因素之一[2]。然而,科学家对这背后的具体机制目前还不清楚。

为了探究肠道菌群的改变对食物过敏的影响,研究人员首先使用了经过抗生素处理的小鼠,这些小鼠肠道内的微生物量受抗生素作用有所下降。他们向小鼠胃中同时灌入花生过敏原和霍乱肠毒素,结果发现这些小鼠血液中,花生特异性的IgE和IgG1抗体含量较正常小鼠显著提高,另外还伴有盲肠明显增大、体温下降等症状。这些都说明,抗生素处理使小鼠的过敏反应显著增强。他们还发现,抗生素处理后,小鼠体内的菌群组成发生了明显变化:在正常小鼠肠道中普遍存在的拟杆菌门(Bacteroidetes)和硬壁菌门(Firmicutes)细菌基本消失,取而代之的是乳杆菌科(Lactobacillaceae)细菌。

花生过敏是目前最常见的食物过敏之一。花生过敏可以引起非常严重的过敏反应,甚至可以致命。图片来源:/p>

花生过敏是目前最常见的食物过敏之一。花生过敏可以引起非常严重的过敏反应,甚至可以致命。图片来源:/p

为了进一步确认是哪类细菌在防御食物过敏原中发挥作用,研究人员又利用无菌小鼠进行了实验。他们发现,与正常小鼠相比,无菌小鼠对花生过敏原和霍乱肠毒素的过敏反应明显较强,而将正常小鼠肠道内的菌群移植到无菌小鼠体内后,后者的过敏反应消失。随后,研究人员将正常小鼠肠道内的主要菌群,拟杆菌属(Bacteroides)和梭状芽胞杆菌属(Clostridium)细菌分别植入无菌小鼠体内,结果发现前者对减轻过敏反应无明显效果,而后者则可以显著减轻过敏反应。基因表达分析结果进一步证实,梭状芽孢杆菌能够提高细胞因子白细胞介素-22(interleukin-22)的表达量,而后者可以减少小鼠肠道表面的渗透性,从而减少过敏原进入血液的几率,起到预防过敏的作用。

那么结果是否能应用在人类身上呢?对于果壳网的这个问题,纳格勒表示,由于人类微生物组计划的存在,相比小鼠来说,我们对人类体内的共生菌了解得更多一些。“已有实验证明,从人类或小鼠粪便中培养的梭状芽孢杆菌能在小鼠体内激活辅助T细胞。”她补充道。[3]

她还向我们介绍道,目前有很多生物技术公司都在利用肠道菌群来开发药物。其中,Vedanta Biosciences公司正在研究一种来自人类粪便的、可培养的梭状芽孢杆菌,用来制作可治疗炎症性肠病的新型益生菌制剂。斯蒂夫卡透露:“我们计划与该公司合作,从我们的小鼠食物过敏模型中筛选鉴定出可用的菌株,然后验证引入梭状芽孢杆菌以及针对过敏原的特异性脱敏方法,是否能够增强肠道表面屏障的功能,从而提高机体对过敏原的抵抗力。”

对于未来的实验计划,纳格勒表示:“下一步,我们想要在细胞和分子水平上,深入了解梭状芽孢杆菌与宿主相互作用的具体信号通路。利用已建立的无菌小鼠食物过敏模型,我们计划将分别来自健康儿童和过敏儿童的粪便样品引入小鼠,在其身上建立‘模型’。这能够让我们确定,来自健康儿童肠道的菌群是否可以减轻小鼠的过敏反应。然后我们就能够测试什么样的益生菌组合能够改变过敏个体的肠道菌群,从而防止过敏。”不过她同时表示,除了实验中用到的梭状芽胞杆菌,共生菌也有可能在抵御食物过敏原过程中起作用。对于共生菌群,研究者还有很多东西需要探索。由于大多数共生菌不能在体外培养,所以他们目前的研究对象仅限于能够离体培养的菌类。(编辑:球藻怪)

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