Science：微生物，最好及早接触

　　

生物通报道  在儿童期及早接触微生物被认为有助于增强免疫系统，保护儿童免于罹患过敏症和哮喘，然而一直以来科学家们对于其发生的信号机制并不清楚。现在，研究人员在小鼠中揭示了这一机制，可用来说明接触微生物在哮喘和溃疡性结肠炎的发病中的作用。

在3月22日《科学》（Science）杂志上在线发表的一篇文章中，来自哈佛医学院的研究人员在小鼠中证实在生命早期接触微生物可以减少机体内一种称为稳定自然杀伤T细胞（(iNKT细胞)的细胞数量。这种iNKT细胞可以对抗感染，但也能攻击机体，引发诸如哮喘或炎症性肠病等大量的疾病。

该研究提供了“卫生学假说”的证据，该假说提出在一些发达地区，盛行利用抗生素和抗菌药物来减少儿童与微生物的接触，结果使得儿童自身免疫性疾病的发病率增加。

在这篇文章中，研究人员将实验小鼠分成了两组：一组小鼠是在无菌环境中培育的无菌（germ-free ，GF）小鼠，一组则是在正常实验室条件下培育的无特异性病原体（specific-pathogen-free）小鼠。他们诱导这些小鼠引发出哮喘或溃疡性结肠炎。研究人员发现GF小鼠肺中有更多数量的iNKT细胞，并引发了更严重的疾病症状，表明接触微生物在某种程度上影响了iNKT细胞水平，使得GF小鼠更易于罹患炎性疾病。研究还发现GF小鼠生命早期接触微生物不足，并不能通过在成年期接触更广泛的微生物来得到补偿。

为了找到能用于解释微生物接触影响的机制，研究人员将焦点放在了一种与炎症和iNKT细胞相关的信号蛋白CXCL16上。研究人员发现相比于正常小鼠，GF小鼠结肠和肺组织中的CXCL16表达水平较高，抑制CXCL16表达可降低这些组织中的iNKT细胞数量和炎症程度。

微生物和基因

分析CXCL16编码基因表明GF小鼠中CXCL16过表达是由于基因上有5个位点发生了超甲基化。Kasper说：“我们借助几种可调控DNA甲基化作用的化合物证实超甲基化作用上调了CXCL16，导致了iNKT细胞水平增高。”

Kasper说这些研究结果揭示了一条信号通路：在不接触某些微生物的情况下，甲基化作用会增进CXCL16的表达，最终提高iNKT细胞数量和炎症水平。

“有可能存在一些特殊的生物体及它们生成的分子影响了这一信号通路。这看起来像是在年龄非常小、非常小的时候就设置了自动调节装置，只是我们不知道是什么，”Kasper说。

德国慕尼黑大学儿童医院哮喘与过敏症学部主任Erika Von Mutiu 说：“目前尚不清楚是否在人类有相似的信号通路发挥作用，但是这些研究结果可作为流行病学研究的补充。它表明微生物组是非常重要的，接触的年龄是起决定性作用的”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Microbial Exposure During Early Life Has Persistent Effects on Natural Killer T Cell Function

Exposure to microbes during early childhood is associated with protection from immune-mediated diseases such as inflammatory bowel disease (IBD) and asthma. Here, we show that, in germ-free (GF) mice, invariant natural killer T (iNKT) cells accumulate in the colonic lamina propria and lung, resulting in increased morbidity in models of IBD and allergic asthma compared to specific pathogen-free (SPF) mice. This was associated with increased intestinal and pulmonary expression of the chemokine ligand CXCL16, which was associated with increased mucosal iNKT cells. Colonization of neonatal—but not adult—GF mice with a conventional microbiota protected the animals from mucosal iNKT accumulation and related pathology. These results indicate that age-sensitive contact with commensal microbes is critical for establishing mucosal iNKT cell tolerance to later environmental exposures.