Cell子刊：食用纤维可以保护肠道免受严重的细菌感染

Cell Host & Microbe：Fiber- and acetate-mediated modulation of MHC-II expression on intestinal epithelium protects from Clostridioides difficile infection

喂食富含可溶性纤维的食物的啮齿动物能更好地应对一种微生物，这种微生物会导致腹泻，并可能导致身体虚弱的病人死亡。研究人员观察到，醋酸盐——一种由肠道微生物群在纤维被消化时产生的化合物——有助于调节免疫反应。

　　

巴西和美国研究人员在《细胞宿主与微生物》杂志上发表的一项研究表明，富含可溶性纤维的饮食可以保护肠道免受致病菌的侵害。

这一结论是基于对接触艰难梭菌的小鼠进行的实验得出的。艰难梭菌会导致结肠炎症和腹泻，在美国每年约有50万人受到影响。

“我们能够用补充可溶性纤维的饮食来治疗感染的小鼠。这是由肠道微生物群消化，产生化合物，如醋酸酯。这项研究的第一作者jos  Fachi解释说：“这引发了一系列相互作用，导致适当的免疫反应来应对感染。”他在美国圣路易斯华盛顿大学医学院进行博士后研究期间进行了这项研究。

这项工作是该机构与巴西坎皮纳斯州立大学（UNICAMP）合作完成的。作者观察到，饮食中富含可溶性纤维的小鼠在肠道中产生了更多的醋酸盐。这种增加有助于调节覆盖器官内壁的上皮层的免疫反应，使其有效地对抗艰难梭菌。

醋酸盐是一种短链脂肪酸，由肠道内的细菌消化可溶性纤维产生。

在这项研究中，喂食低纤维食物的小鼠产生的醋酸盐很少。结果，肠上皮中所谓的主要组织相容性复合体2类（MHC-II）成分的表达增加。尽管MHC-II是防御感染的重要分子，但它的过量产生会导致过度炎症，从而损害组织并恶化患者的病情。

“这与严重的COVID-19类似，免疫反应本身会导致组织破坏甚至死亡。在我们的研究中，可溶性纤维的摄入调节了这种反应，”UNICAMP生物研究所（IB）的博士生、该文章的合著者萨拉·德·奥利维拉（Sarah de Oliveira）说。

Oliveira在FAPESP的支持下，在华盛顿大学进行了这项研究实习。

这项工作是FAPESP资助并由IB-UNICAMP教授Marco Vinolo协调的“炎症期间微生物群代谢物与宿主细胞相互作用的分子机制分析”项目的一部分。

危险的细菌

艰难梭菌感染通常由接受过抗生素治疗的老年住院患者获得，可引起严重腹泻，从而导致败血症（全身性感染）甚至死亡。

许多菌株对现有药物具有耐药性，使治疗变得困难。在巴西，关于这一主题的研究很少，部分原因是检测的可用性有限，特别是在公共卫生系统中。

在研究中，饮食中纤维含量低，因此醋酸盐含量低的动物，免疫反应加剧。上皮细胞产生过量的MHC-II，它具有呈递病原体分子（抗原）的功能，以激活负责抵抗感染的CD4+ T淋巴细胞。

在这些防御细胞中，上皮内淋巴细胞（IELs）变得过度激活，并开始释放更多的炎症介质，如γ型干扰素。过量的这些分子会加剧炎症，造成更严重的组织损伤，使宿主的整体状况恶化，最终导致死亡。

有了小鼠试验的结果，研究人员分析了感染艰难梭菌的患者的活组织检查。与在动物中一样，最严重的病例与较轻的病例相比，MHC-II和CD4+ T淋巴细胞的存在更高。

“这项研究让人们对膳食纤维在免疫系统中的作用有了更广泛的了解。虽然我们已经在其他研究中证明了短链脂肪酸的产生和免疫力之间的关系，但这次我们能够证明微生物群、上皮和免疫细胞在对抗感染的过程中发生了前所未有的协调事件，”Vinolo评论道，他与圣路易斯华盛顿大学的Marco Colonna协调了这项工作。

作者强调了高纤维饮食对肠道健康的重要性。在水果、蔬菜、豆类和全谷物等食物中发现的可溶性纤维有助于预防肠道问题，并可以降低严重感染的风险，比如由艰难梭菌引起的感染。

“简单的食物选择，比如在饮食中加入更多的纤维，可以在预防肠道感染方面产生重大影响。”

Fiber- and acetate-mediated modulation of MHC-II expression on intestinal epithelium protects from Clostridioides difficile infection