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健康的肠道菌群促进肺部细胞的干扰素信号以抵御病毒感染

时间:2020-02-06 14:17来源:菌情观察室 作者:bio149发布 浏览次数:
    肠道菌群的一个重要作用就是抵御感染。毫无疑问,健康的肠道菌群可以帮助机体抵御肠道病原体的感染。越来越多的研究也发现,健康的肠道菌群也可以帮助抵御呼吸道病原体的感染,比如抗生素导致的肠道菌群破坏可能增加流感病毒感染的易感性。那么健康的肠道菌群是如何帮助我们抵御病毒感染的呢?一项发表在《Cell Reports》杂志上的研究发现,肠道菌群可以促进肺部细胞的干扰素信号,帮助机体抵御病毒感染和传播。

    I型干扰素(IFNα/β)信号

    干扰素是宿主产生的一种抗病毒物质。干扰素可以分为I型干扰素(IFNα和IFNβ)和II型干扰素(IFNγ),I型干扰素对人类健康至关重要,它诱导干扰素刺激基因(ISG)的转录,在受感染细胞和临近细胞中编码各种具有抗病毒功能的蛋白质。要减少病毒性病原体对身体造成的损伤,诱导抗病毒状态是必需的。增强基础IFNα/β信号传导,激活细胞抗病毒反应,可以抑制流感病毒的复制。

    I型干扰素(IFNα/β)信号是一种调节肺部细胞反应的蛋白质信号,在病毒感染后的免疫防御中发挥着重要作用。这一信号途径的精确调节,可以帮助机体获得抗病毒保护,同时避免炎症反应造成正常组织的损伤。然而,当干扰素产生过多时,抗病毒免疫反应确实更强,但又可能造成慢性自身炎症反应。干扰素信号必须达到正确的平衡,才能最大限度地发挥抗病毒保护作用,同时尽量减少过度炎症。研究人员使用一种了IFNα/β受体基因突变的小鼠,这种小鼠的IFNα/β受体表达增加,基础干扰素信号水平增强。这些小鼠对流感病毒感染确实更有抵抗力,病毒感染时体重减轻也明显较少,感染8小时后病毒基因表达水平降低,而且感染两天后流感病毒的复制明显减少。这表明,调节IFNα/β受体的表达水平是精确调节I型干扰素信号的关键。

    肠道细菌的保护作用

    I型干扰素信号是阻止流感病毒在肺部复制的关键。肠道细菌能够驱动这种信号,帮助肺部细胞阻止流感病毒的传播。

    病毒感染后,免疫细胞需要大约两天的时间来作出反应,而在这段时间里,病毒会在肺部大量繁殖。肺部细胞是流感病毒唯一可以繁殖的地方,所以这也是感染早期阶段对抗流感的关键战场。通常情况下,肠道细菌会驱动干扰素信号,告诉肺部细胞对病毒做出反应,启动抗病毒基因,阻止病毒复制,从而提高存活和恢复。

    总的来说,肠道细菌有助于保持身体其它部位的非免疫细胞为病毒攻击做好准备,使它们能更好地抵御流感,因为当病毒到来时,抗病毒基因已经启动。所以,当病毒感染一个有准备的有机体时,它还没有开始战斗就几乎已经没有立足之地了。

    肠道菌群驱动的信号除了在非免疫细胞中诱导抗病毒状态,在感染早期阶段控制感染,还可以在感染后期增强免疫细胞的功能,加速病毒的清除和身体恢复。

    抗生素破坏干扰素信号,使机体更容易感染病毒

    相信感冒发烧是我们很多人都经历过的事情,有的人一到流感季节就中招,有的人感冒后症状很严重,而有的人却很轻微,大家都知道这跟个体自身的抵抗力有关,而这种抵抗力部分程度上可能与是否拥有健康的肠道菌群有关。因为健康的肠道菌群有助于我们维持肺部控制病毒感染的第一道防线。

    为了证明这一点,研究人员使用了一组具有健康肠道细菌的小鼠作为实验对象。他们将这些小鼠随机分为两组,一组饮用含有抗生素的饮用水,另一组饮用无添加的饮用水,2-4周后这些小鼠被感染流感病毒。

    结果发现,未经抗生素处理的健康小鼠中,大约80%的小鼠在感染流感病毒后存活了下来。然而,接受过抗生素处理的小鼠中,只有三分之一能够在病毒感染中存活。

    抗生素处理破坏了干扰素信号,延迟了肺部抗病毒基因的启动,影响了机体对病毒的反应效率。感染两天后,接受抗生素处理的小鼠肺部的病毒数量增加了五倍。面对这一更大的威胁,我们需要更强大更具破坏性的免疫反应来与病毒战斗,因此就会导致更严重的症状和更糟糕的后果。

    当研究人员给接受抗生素处理的小鼠重新引入健康的肠道细菌,以恢复肠道菌群平衡时,干扰素信号又恢复正常了,并且在肺部重新建立了对流感病毒的抵抗力。

    因此,病毒感染后,乱用抗生素反倒会消除感染早期机体对流感病毒的抵抗力,这进一步证明了感冒时我们不应该轻易服用抗生素,医生也不应该轻易的开抗生素处方。

    疫情流行,请保护好肠道菌群

    身体的其它组织也使用提高基础干扰素信号水平的策略来保护关键细胞不受感染。在心脏中,心肌成纤维细胞表面表达较高的干扰素受体,提高基础干扰素信号水平,从而防止它们成为病毒感染的宿主。血管内皮细胞通过表达抗病毒蛋白,有助于预防流感病毒引起的内皮细胞屏障破坏和系统性传播。造血干细胞也会表达较高的干扰素刺激基因,预防多种病毒的感染。

    健康的肠道菌群对于启动正常的干扰素信号非常重要,抗生素可能会打破这一信号。如果没有健康的肠道细菌,抗病毒基因可能就不能顺利的产生,病毒感染机体后必须等到免疫反应开始发挥作用。这时候可能就已经太迟了,因为病毒已经繁殖了好多倍,所以大规模的破坏性的免疫反应就不可避免了。这大概也就是有的人很容易感冒,而且感冒后症状很严重的原因之一。

    正值新型冠状病毒肺炎疫情流行之际,除了少出门、勤洗手、多通风,出门戴好口罩、做好安全防护以外,维持健康的肠道菌群,让身体时刻为病毒攻击做好战斗准备,在病毒感染早期将病毒扼杀在摇篮里,这或许同样重要,特别是对于那些因某些原因在使用抗菌药物或者肠道不健康的人来说,或许更加重要。

    参考文献:Bradley, K. C., et al. (2019). "Microbiota-Driven Tonic Interferon Signals in Lung Stromal Cells Protect from Influenza Virus Infection." Cell Rep 28(1): 245-256 e244.




 
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