Science:你的体内有“奸细”,大病来临出卖你
生物谷 · 2015/01/20
众所周知,肠道是大量微生物聚居的场所,那么这些微生物是否参与了宿主抵抗病毒的免疫反应过程呢?2015年1月16日,《科学》杂志在线刊登了华盛顿大学圣路易斯分校Herbert W. Virgin课题组关于这一问题的研究。


诺如病毒(norovirus)是一类能够导致肠炎的微生物。诺如病毒可以通过排泄物进行传播,危害极大。众所周知,肠道是大量微生物聚居的场所,那么这些微生物是否参与了宿主抵抗病毒的免疫反应过程呢?2015年1月16日,《科学》杂志在线刊登了华盛顿大学圣路易斯分校Herbert W. Virgin课题组关于这一问题的研究。

他们首先向实验组小鼠饲喂抗生素混合液,以期清除肠道内的各类微生物,对照组则不做该处理, 一段时间后,向两组小鼠分别口服同样浓度的诺如病毒毒株进行肠道感染。一段时间之后,比较两组小鼠粪便中病毒滴度的差别,作为小鼠清除病毒的能力的标志。实验结果显示:与对照组相比,实验组小鼠粪便中病毒的滴度有明显的下降,说明小鼠清除病毒的能力得到了提升。

那么病毒滴度的下降是由于抗生素的使用导致的肠道菌群的消失呢,还是其直接作用于病毒本身而产生的呢?虽然我们从基本常识中可以得出,抗生素主要作用于细菌类及真菌类微生物,并不对病毒有任何影响,但是为了排除这种可能,作者设计了如下实验:他们首先向所有小鼠饲喂抗生素混合液以清除其本身的肠道细菌,然后经过三天的空白处理(尽量排除残留的抗生素),之后向实验组小鼠肠道移植未经感染小鼠的排泄物(即不含有诺如病毒,但含有正常的微生物群),对照组则不做此处理。之后对两组小鼠均进行诺如病毒肠道感染,最后分析其粪便中诺如病毒的滴度。实验结果显示:对照组小鼠粪便中诺如病毒滴度相对较低,而实验组小鼠的病毒滴度则出现明显的提升。这一实验完整地说明了诺如病毒逃避免疫系统的清除是通过肠道微生物的帮助实现的。

之后作者做了一系列的实验证明肠道微生物的这一作用只发生在病毒的肠道感染(局部感染)过程中,而不发生在病毒的系统性感染过程中。

那么肠道微生物是如何帮助诺如病毒逃脱宿主的抗病毒免疫反应的呢?在实验中,作者发现诺如病毒的感染具有很强的滴度依赖性,即对于低浓度的病毒感染,抗生素处理比较有效,然而随着病毒剂量的上升,这一效果便慢慢减弱了。根据这一现象,作者认为肠道微生物的作用应该是干扰了宿主产生的干扰素等抗病毒物质对病毒复制的抑制(比较绕~)。于是作者通过一系列抗病毒免疫相关分子的缺失突变小鼠进行逐个实验,发现其中IFN-λ(III型干扰素)具有关键性作用:IFN-λ特异性受体的缺失突变小鼠接受抗生素处理之后,其粪便中病毒的滴度并没有像野生型小鼠那样产生明显的下降。遗憾的是,这项研究目前没有清楚地揭示究竟是哪一类微生物上的哪一种信号分子调节了这一过程,这一问题也许将来会得到答案。

肠道微生物与宿主免疫系统的关系是近年来免疫学领域的热点。这一研究的亮点在于首次阐释了肠道微生物在病毒性肠炎的引发过程中的作用,并且告诉我们肠道微生物并不总是对宿主有益的。作为科学中国人,我们不仅要懂得讲究饮食卫生,更要懂得为什么要这样做,明明白白总是好的。

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  • Interfering with interferons

    Living organisms must resist viral infection. In mammals, both infected cells and innate immune cells release signals (cytokines) that program the infected cells for antiviral defense, as well as alert neighboring cells that trouble is afoot. These signals—exemplified by the type I (α and β), type II (γ), and type III (λ) interferons (IFNs)—control the mammalian response against the vast majority of viruses. The host's control of an enteric pathogen, rotavirus, requires type III IFNs (1, 2). On page 269 and 266 of this issue, Nice (3) and Baldridge (4), respectively, show that protection provided by λ IFNs is generalizable to another enteric pathogen, norovirus. Notably, this protection is independent from the adaptive immune response, which has long thought to be absolutely required for clearing viral infection.

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