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Nature:生病时不可或缺的糖

标签:L-岩藻糖
摘要 : 为了在生病期间保护肠道细菌,生病小鼠的肠道中生成了一种特殊的糖类来作为微生物群的食物及维持健康的微生物平衡。这一保护性的机制似乎还帮助抵抗了其他有害的病原体,其遭到破坏有可能在人类的一些疾病如克罗恩病中发挥了作用。来自芝加哥大学的科学家们将这些研究发现发布在了近期的《自然》(Nature)杂志上。

 Nature:生病时不可或缺的糖

为了在生病期间保护肠道细菌,生病小鼠的肠道中生成了一种特殊的糖类来作为微生物群的食物及维持健康的微生物平衡。这一保护性的机制似乎还帮助抵抗了其他有害的病原体,其遭到破坏有可能在人类的一些疾病如克罗恩病中发挥了作用。来自芝加哥大学的科学家们将这些研究发现发布在了近期的《自然》(Nature)杂志上。

论文的资深作者、芝加哥大学免疫学委员会主席Alexander Chervonsky博士说:“在生病的情况下宿主和他们的肠道菌群都要受到影响,但宿主保护了这种互惠互利关系。”

当面对系统性疾病时动物不会去觅食,而是会少吃东西来保存能量及剥夺病原体的营养。但这可能会伤害肠道的有益菌,它们在健康和疾病中起着重要的作用。

为了探究疾病过程中微生物群得到支持的机制,Chervonsky和他的研究小组将焦点放到了宿主生成的潜在内部资源——L-岩藻糖(L-fucose)上。研究证实这种糖可以影响肠道细菌。宿主不能利用L-岩藻糖作为能源,但当它与蛋白质结合时,菌群可以利用它来作为食物来源。而在正常情况下,小鼠的小肠几乎不会生成L-岩藻糖。

该研究小组将几种不同的小鼠暴露在模拟一种全身性感染的分子之下。小鼠病倒了,其摄食及饮水减少,体重减轻。在诱导这一疾病的几个小时后,研究人员观察到小肠的几乎所有表面都有L-岩藻糖生成及存在。这一效应只见于响应疾病之时。

研究人员随后对缺失Fut2的遗传工程小鼠进行了测试,Fut2基因负责了L-岩藻糖的生成。缺失Fut2的小鼠在正常情况下保持健康,但在诱导疾病之后其恢复体重的速度要比正常同类慢得多。只有具有完整肠道菌群且能够生成L-岩藻糖的小鼠能够有效地恢复。

Chervonsky 说:“能够生成L-岩藻糖的小鼠比不能生成L-岩藻糖的小鼠恢复得更好。如果你除去细菌这一效应就会消失。”

研究小组采用遗传分析证实,生成L-岩藻糖在代谢上影响了肠道细菌。他们指出,缺失Fut2的生病小鼠相比正常小鼠有害微生物基因的表达显著增高。研究人员推测生成L-岩藻糖以某种方式阻止了机会菌表达毒性基因,他们将小鼠暴露于一种温和细菌病原体之下,四天后诱导出疾病。在这种情况下,缺失Fut2的小鼠比正常小鼠减去了显著更多的体重,表明生成L-岩藻糖帮助宿主抵抗了其他的有害病原体。

有趣的是,大约20%的人类缺乏生成L-岩藻糖的一种功能性基因,这一问题与称作为克罗恩病的炎性肠病存在关联。

Chervonsky 说:“我们推测,没有L-岩藻糖,致病基因的活性无法得到阻断,这就是细菌在克罗恩病中起作用的原因。在未来我们能否将其应用于治疗还需要更深入的研究。”

原文检索:

Joseph M. Pickard, Corinne F. Maurice, Melissa A. Kinnebrew, Michael C. Abt, Dominik Schenten, Tatyana V. Golovkina, Said R. Bogatyrev, Rustem F. Ismagilov, Eric G. Pamer, Peter J. Turnbaugh& Alexander V. Chervonsky. Rapid fucosylation of intestinal epithelium sustains host–commensal symbiosis in sickness. Nature , 01 October 2014; doi:10.1038/nature13823

来源: Nature 浏览次数:101

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