菌从口入,可导致肠胃炎
最近,来自日本东京庆应大学医学院微生物和免疫学部的Kenya Honda博士的研究发现,从克罗恩病患者中分离出来的某种唾液细菌在肠道中定殖会加剧老鼠的肠道炎症。该研究发表在《Science》杂志上。
研究人员收集了两名克罗恩病患者的唾液样本并移植到无菌小鼠的肠道中,结果发现,不同的受体小鼠根据肠道辅助性T细胞Th1的积累不同,其粪便菌群组成也存在显著差异。Th1细胞是具有强烈的促炎症作用的T淋巴细胞。虽然这两名克罗恩病患者的唾液样本具有相似的菌群组成,但是两组受体小鼠的粪便菌群组成却存在明显的差异,粪便中的大多数细菌物种都来自唾液微生物。这些数据表明,某些口腔细菌是可以在肠道中定殖的,而其中的一部分可以诱导肠道Th1细胞的激活。
肺炎克雷伯菌2H7菌株(Klebsiella pneumoniae)是被定殖的无菌小鼠的肠道菌群的主要组成部分,被认为是Th1细胞介导的炎症性免疫反应的主要诱导因素。当给小鼠单一定殖肺炎克雷伯菌2H7菌株时,它可以显著地诱导Th1细胞的激活,特别是在结肠。有趣的是,肠道定殖肺炎克雷伯菌2H7菌株优先诱导结肠中炎症性的Th1细胞产生,而不影响抗炎症通路和调节性T细胞的产生。
肺炎克雷伯菌2H7菌株对多种抗生素都具有抗性,包括氨苄青霉素和泰乐菌素。研究显示,肺炎克雷伯菌2H7菌株并不会在未经抗生素处理的小鼠肠道中定殖,只有在肠道菌群平衡被破坏后才会趁虚而入,比如氨苄青霉素或泰乐菌素处理后使得肺炎克雷伯菌2H7菌株能在肠道中定殖并同时伴随着结肠Th1细胞的增加。此外,肺炎克雷伯菌2H7菌株定殖虽然可以诱导Th1细胞激活,但是在野生型的宿主中不会诱导任何炎症性的变化。然而,如果宿主缺乏某些炎症相关的基因,比如IL-10缺陷的结肠炎易感的小鼠,这种小鼠可以自发发生肠炎,肺炎克雷伯菌2H7菌株的定殖可造成其近端结肠严重的炎症反应。这些发现进一步说明微生物与宿主的遗传因素共同参与炎症性肠病的发生。
总的来说,这些结果表明肺炎克雷伯菌2H7菌株的肠道定殖及其诱导的炎症只在某些情况下发生,比如抗生素导致的肠道菌群紊乱。肺炎克雷伯菌2H7菌株在口腔黏膜内不会诱导炎症反应,但是可以导致遗传易感的宿主严重的结肠炎症,也就是说这些口腔里的良民换个地方可能就暴露出其邪恶的一面。
为了调查肺炎克雷伯菌2H7菌株诱导的Th1细胞介导的炎症反应的作用机制,研究人员使用了一些缺乏某种先天性或适应性免疫反应的小鼠模型。研究发现,克雷伯氏菌抗原特异性的Th1反应是树突状细胞通过Toll样受体TLR4信号通路诱导的。也就是说,肺炎克雷伯菌2H7菌株会激活肠道内的树突状细胞上的TLR4受体,感知来自病原体的信号,诱导产生细胞因子起始T细胞反应。此外,TLR4信号激活的上皮细胞可以产生IL-18,进一步增强Th1炎症反应。
除了从克罗恩病患者唾液样本中分离的肺炎克雷伯菌2H7菌株外,从健康个体的唾液样本中分离的肺炎克雷伯菌40B3菌株也可以诱导肠道中Th1介导的炎症反应。
本研究具有重要的临床意义。研究人员发现,克罗恩病和原发性硬化性胆管炎患者的克雷伯氏菌的相对丰度显著高于健康对照组。此外,以前报道的在炎症性肠病患者的粪便微生物组中增加的一些基因被发现在大多数携带克雷伯氏菌的炎症性疾病患者的粪便样本中也明显增加,包括溶血素共调节蛋白基因,参与果糖、半乳糖醇、甘露糖和长链脂肪酸相关的摄取和代谢途径的酶基因等。
总之,口腔微生物可能是潜在病原菌的一种来源,它可以加重遗传易感的宿主在抗生素引起的菌群失调的情况下的肠道炎症。进一步的研究将探索以口腔来源的微生物为靶点的治疗慢性肠炎的新方法。