文摘
当我们想到细菌,我们首先想到的往往是疾病。虽然有许多细菌引起的疾病,也有许多其他的细菌对人类健康是有用的。人体有大量的这些有益细菌,一起工作,与免疫系统保护我们免受疾病。在本文中,我们将讨论这关系良好的细菌生活在美国和免疫系统。我们将解释如何研究这些有益细菌,和描述的工具和方法,如特殊的老鼠的尸体不包含任何细菌。最后,我们将描述如何使用人体有益细菌生活在推动医学和药物开发。
免疫和消化系统:有关系吗?
细菌是微小的生物,比人体细胞小。人类和其他动物的肠道内,有许多种类的微生物,包括许多不同的细菌。在一起,被称为微生物多样性的生态系统微生物群。婴儿最初接触细菌发生在产道自然分娩,或从母亲的皮肤在剖腹产。出生后,我们得到的细菌的微生物群主要来自我们吃的和喝的。因此,大多数的人类微生物群住在消化系统。
身体的各领域,包括肠道免疫系统的细胞。免疫系统是一个复杂的系统,负责保护我们免受有害的入侵者病原体。免疫系统有两个组件。免疫系统的一个组件徒很快回应流感,这意味着它的反应基本相同的方式,无论什么样的外国入侵者进入人体。第二部分反应较慢,但在一个更强大的方式唯一针对每个特定的病原体。该组件已经免疫记忆,这意味着它可以记住它看到的病原体,如果同样的病原体入侵,更快、更强的响应会发生战斗。身体免疫系统的传播是整个骨髓,在各种类型的白细胞(免疫细胞)产生;淋巴系统,传输免疫细胞与血液和从那里到身体的其他部位;免疫细胞在体内的器官,如皮肤、肺部,甚至大脑。在消化系统有一个整体wonderous免疫系统的世界。
在我们的研究中,我们研究之间的关系的免疫系统和消化系统的微生物群。免疫系统的工作是保护我们免受有害的病原体和打击他们,直到他们从身体中删除。但另一方面,免疫系统能和平共存的有益细菌微生物群,共生体,甚至从中受益。免疫系统是怎么做的呢?
细菌对小鼠的免疫系统研究
我们用老鼠进行的研究,这是比人类更容易学习。这些老鼠被称为生物模型。虽然老鼠很小,他们类似于人类遗传学,身体结构,和行为,它有助于了解基于小鼠研究和改善人类健康。调查的影响特定类型的细菌在老鼠的免疫系统,特殊的老鼠叫无菌鼠(GF老鼠)。GF老鼠需要一个特别干净的和孤立的区域增长,因为细菌是黄金比例的土壤,在对象,食物,和水。GF老鼠是通过剖腹产出生的(为了避免细菌从母亲的生殖道)在一个非常干净的环境(没有细菌),他们立即转移到一个干净的和孤立的环境,在那里他们可以成长一个系统被称为隔离器。食物和水,GF老鼠接收经过灭菌的过程。食物和水被加热到121°C在高压下,摧毁所有活着的细菌。GF小鼠呼吸的空气经过过滤过程,过滤掉细菌,通常通过空气或尘粒。manbetxapp在线登录GF老鼠住在这个孤立的环境中,长大后没有任何细菌,自然繁殖,并产生整个群女朋友老鼠(图1)。
- 图1——无菌鼠必须生长在一个孤立的环境,空气,食物和水的细菌都是免费的。
- (一)一群老鼠在一个隔离器,生长发育,免受外部环境的一个系统。隔离器包含一对内部,清洁手套,研究员,从外面的手可以插入,照顾的老鼠。在隔离器内部,老鼠住在笼子里。(B)一个增大隔离器内的笼子里。
测试一种细菌的影响免疫系统,直接插入一个特定的细菌菌株是消化系统的鼠标,在无菌条件下。接收到的老鼠细菌除去剩余的殖民地和被允许种植在一个单独的女朋友笼子。这阻止了细菌的小鼠感染中的所有其他老鼠的殖民地!细菌之间传递容易老鼠生活在同一个笼子里,通过身体接触或吃彼此的粪便(已知特征在老鼠行为)。细菌的粪便可以在消化系统的成长壮大的老鼠吃了。
这个孤立的过程和清洁工作为我们提供了一个系统的影响我们可以研究一个特定的细菌菌株的免疫系统主机老鼠的细菌生活和成长。我们应该注意,GF老鼠的免疫系统不正常老鼠那样发达,功能少,让老鼠更敏感的疾病。这是因为女朋友小鼠生长发育没有任何细菌。最近的研究表明,在一般情况下,细菌和肠道细菌,提供一个重要的角色在适当的免疫系统的发展。
细菌可以加快或减慢免疫系统的活性
在我们的研究中,我们测试了53个不同的菌株,自然在人类的消化系统。有趣的是知道一些的菌株被发现只有在嘴巴区域,一些在胃里(尽管其高酸度),和大多数的小肠和大肠。因为我们使用广发老鼠,细菌我们添加了没有竞争与其他类型的细菌,他们可以“选择”自己喜欢的地方住。细菌似乎使这种选择基于物理和化学特性的可用性(如酸性或某些类型的食物),他们更喜欢生活在。
我们还发现,每种类型的细菌影响免疫系统在一个特定的方式,这意味着免疫系统反应不同,每种类型的细菌的存在。也有某些类型的细菌免疫系统以同样的方式回应,即使这些类型的细菌是远亲。某些类型的细菌激活免疫系统的特殊的细胞释放物质引起炎症反应在肠道,例如,而其他细菌刺激免疫系统的特殊控制细胞的活动,平衡免疫反应,所以它不失控(图2)。
- 图2 -一种细菌引入小鼠的免疫系统通过口腔。
- 细菌通过消化系统,他们发现现场与完美的生活条件。细菌可以直接免疫系统的激活多种细胞(如蓝色细胞),或通过监管细胞(“警察”细胞),使一些免疫细胞更活跃(比如绿色细胞)和其他细胞不活跃(如红细胞)。这就是细菌可以帮助免疫系统的激活和性能的平衡。
重要的是要理解,免疫系统的炎症反应的身体产生炎症,因为炎症条件帮助身体抵御外来入侵者。当炎症反应过于强烈,有时它会导致炎症的发展,包括节段性回肠炎和结肠炎,肠道炎症的结果。因此,重要的是免疫系统的平衡cells-some刺激炎症和一些平静下来。细菌和免疫系统之间的通信是重要的调节免疫系统的活性,预防疾病与免疫系统功能不当有关。认为细菌是如何可能炎性肠道diseases-maybe的人受益,如果他们收到产品合适的细菌,这些细菌可以平衡的炎症水平,甚至完全治愈他们!
细菌与免疫系统如何?
一般来说,细菌与免疫系统相互作用通过蛋白质存在的表面所识别出的免疫系统。有些细菌还释放物质影响我们的免疫细胞,增加或减少这些细胞的数量,或改变免疫细胞功能的方式。物质可以影响免疫系统被称为免疫调节分子。
许多研究仍在我们前面的,但是一旦我们可以完全描述这些免疫调节分子,他们在未来可以作为药物。例如,一个人有炎症性肠病可能治愈通过医学包含可以平息炎症免疫调节分子。不是很酷,细菌是这些潜在药物的来源吗?有益的影响并不局限于肠道细菌的免疫调节分子。这些物质可能影响整个身体,帮助治疗疾病在不同器官(图3)。
- 图3——产生免疫调节分子的过程可以调节免疫系统开始与细菌生长。
- 然后,实验室流程是用于分离细菌的免疫调节分子的解决方案。分子内打包药片吞下。患有某些疾病,例如那些由不受控制的炎症引起的,可以采取适当的药丸,可以治愈。
总结
消化系统是一个宝库内的细菌免疫系统有利于我们希望保持发现更多的人!每种类型的细菌对免疫系统有不同的影响,而当许多类型的细菌存在在消化系统,他们创建一个平衡,有助于我们的健康。这些细菌来自我们所吃的食物和我们生活的环境,一旦在肠道,他们分泌免疫调节分子,提高或降低免疫系统的活动。一旦他们更好的特征,其中的一些免疫调节分子可以作为药物来治疗各种疾病,包括结肠炎、克罗恩病、类风湿性关节炎。总而言之,很高兴知道我们有良好的细菌在我们的勇气,可以帮助我们保持健康,进一步研究这些细菌可能,在未来,使许多患有疾病的免疫系统变得更健康,!
术语表
微生物群:↑整个微生物(细菌、病毒、真菌和其他小动物)殖民。微生物群存在主要在粘膜组织,消化系统和皮肤。
病原体:↑致病微生物,如细菌。
共生体:↑友好的细菌生活在我们共处与合作,我们提供。
生物模型:↑容易生长的动物用于实验和研究。实验结果在一个生物模型作为基础理解人体及其功能。
隔离器:↑一个孤立的生境没有细菌。
主机:↑提供临时住所。一个主机可以一个人、动物或植物有微生物或其体内,和为他们提供营养素、避难所和其他需求。
炎症反应:↑人体免疫系统的反应对有害刺激。它的目的是创造最佳条件身体应对外来入侵者。
免疫调节分子:↑物质的变化和调节免疫系统(调节),系统保护我们免受疾病和保持我们的健康。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
确认
我们感谢理Elbaum和Tal Gefen阅读,打样,和重要补充,谢谢所有Geva-Zatorsky实验室微生物群有趣的讨论和研究。特别感谢Kasper Benoist和马修斯实验室,特别是女猎手Sefik,林赛夸,老子晒黑,阿德里亚娜Ortiz-Lopez, Lesley Pasman次仁Yanortsang,梁,和雷Jupp Geva-Zatorsky博士联合研究的博士后期间研究,本文基于此规律。数据在本文中说明了使用BioRender.com。
原始的文章
↑Geva-Zatorsky, N。Sefik E。夸,L。Pasman, L。棕褐色,t·G。Ortiz-Lopez,。,et al。(2017)。挖掘人类肠道微生物群的免疫调节生物体。细胞168年,928 - 943. - e11。doi: 10.1016 / j.cell.2017.01.022