Nature:腸道微生物影響B細胞和抗體庫

2020-08-10 轉化醫學網 轉化醫學網

近日,伯爾尼大學的研究人員分析了數十億個基因,編碼一個系統中的抗體,發現可用抗體的范圍取決于有益微生物在體內的位置。

B細胞是可以產生抗體的白細胞。這些抗體或免疫球蛋白可以與有害的外來顆粒(如病毒或致病細菌)結合,阻止它們入侵和感染人體細胞。每個B細胞攜帶一個單獨的B細胞受體(BCR),該受體決定它可以結合哪些粒子,就像每個鎖接受不同的鑰匙一樣。
  人體內有上百萬個B細胞,它們有不同的受體。這種巨大的多樣性來自于對這些受體編碼基因的重新排列,所以每個B細胞中的受體都略有不同,從而產生了數十億種可能的可識別的不同有害分子。腸道微生物觸發了這些B細胞群的擴張和抗體的產生,但直到現在還不知道這是一個隨機的過程,還是腸道微生物本身的分子影響了結果。

  在《自然》雜志上發表的一篇研究文章中,研究人員分析了在一個系統中編碼抗體的數十億個基因對個別良性腸道微生物的反應。該文章的題目為“Mucosal or systemic microbiota exposures shape the B cells repertoire”。

  有效抗體的范圍取決于有益微生物在體內的位置

     我們腸道內的良性微生物數量與我們體內的細胞數量大致相同。這些細菌大多停留在腸道內,而不是滲透到人體組織中。不幸的是,有些滲透是不可避免的,因為腸道只有一層細胞,把我們吸收食物所需的血管和管子內部分開。

  研究人員使用專門設計的計算機程序來處理數百萬個基因序列,這些序列會比較來自B細胞的抗體庫,這取決于這些微生物是留在腸道里,還是進入血液。在這兩種情況下,抗體庫都改變了,但改變的方式不同,取決于暴露發生的方式。
  與血液中的抗體(IgM和IgG)相比,腸壁(IgA)中存在不同種類的抗體。通過強大的基因分析,研究人員發現,腸道產生的不同抗體的范圍遠小于身體中央組織產生的抗體。這意味著一旦微生物進入人體,免疫系統就有更多的可能去中和和消滅它們,而腸道中的抗體主要只是結合在任何時候都能看到的細菌分子。

  當人體暴露于不同的微生物時,抗體是如何變化的

      在哺乳動物的一生中,它們面臨著各種各樣的微生物挑戰。因此,重要的是要知道一旦出現某種其他微生物,一旦被特定微生物定型,抗體庫將如何改變。研究小組通過測試相同的微生物在不同的地點發生的情況或兩種不同的微生物在另一個位置發生的情況來回答這個問題。

  雖然腸道微生物不會直接產生特別廣泛的不同抗體,但如果微生物進入血液,它們會使中樞免疫組織敏感,從而產生抗體。當第二種微生物出現時,相當有限的腸道抗體反應就會改變以適應這種微生物(就像改變門鎖一樣)。
  這與當第二組抗體在不損害對原始微生物的第一反應的情況下產生第二組抗體時微生物進入血液到達中央人體組織的情況不同(例如安裝另一個鎖,因此可以用不同的鑰匙打開門)。這表明中樞組織具有記住多種不同微生物種類并避免敗血癥危險的能力。這也表明,在不同的部位中使用不同的B細胞免疫策略對于維持我們與微生物的和平生存非常重要。
  參考:

【1】https://medicalxpress.com/news/2020-08-gut-microbes-antibodies-infected-pathogens.html

【2】https://www.nature.com/articles/s41586-020-2564-6



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