Science揭秘腸道菌的「智慧」，藉助免疫系統「安居樂業」

圖片來源：Pixabay

哺乳動物的腸道溫暖、濕潤且營養豐富，是細菌們生長的最佳環境。它們集聚於此，並發揮著重要的功能，包括食物消化、營養吸收、免疫防禦等。科學家們一直試圖弄清楚腸道微生物與宿主保持和諧關係的機制。

5月3日，《Science》期刊發表了以「Gut microbiota utilize immunoglobulin A for mucosal colonization」為題的最新文章，揭示免疫球蛋白（IgA）是幫助腸道細菌「定居」腸道的關鍵。

來自於加州理工學院的微生物學家Sarkis Mazmanian和團隊發現，細菌會誘導IgA蛋白覆蓋其表面，從而確保自身進入腸道黏液層，成為腸道菌群的穩定組成。

DOI: 10.1126/science.aaq0926

免疫球蛋白A

IgA最初發現於50年前，是機體分泌最多的抗體之一，負責防禦病原體入侵。人類每天生成3-5g IgA抗體，約佔機體抗體總表達量的75%。日本RIKEN Yokohama研究所的免疫學家Sidonia Fagarasan曾在2002年首次揭示IgA蛋白會幫助某些細菌生存，而不是消除它們。他認為，細菌與免疫系統之間的「對話」可能影響著多種生理過程。

我們都知道，母乳中含有豐富的IgA蛋白。考慮到IgA水平低的小鼠體內依然存在有異常的微生物，Fagarasan推測，IgA行使著維持體內細菌平衡的職責。

An electron microscopy image of a section of the mouse gut, showing B. fragilis aggregating close to the epithelial cells that make up the lining of the gut. Credit: Mazmanian laboratory

最新研究

Sarkis Mazmanian團隊一直試圖了解腸道細菌Bacteroides fragilis（B. fragilis，與減輕結腸炎、多發性硬化症甚至於孤獨症有關）在不斷變化的腸道環境中長期存在的機制。

通過一系列研究，Sarkis Mazmanian團隊發現，免疫球蛋白A是關鍵。他們發現，細菌表面表達有能夠與大量IgA結合的糖分子。通常，IgA會包裹住病原體進而消滅它們。但是現在，IgA的覆蓋能夠促使細菌聚集在腸壁，進入黏液層，最終在腸道中「安居樂業」。一旦缺乏免疫球蛋白A，微生物將無法在腸道中長久寄居。

為進一步證實IgA的功能，研究團隊利用基因工程技術改造獲得無法表達IgA的小鼠（在無菌環境中培養）。當給小鼠添加B. fragilis細菌後，只有正常表達IgA的小鼠腸道中會檢測到B. fragilis，而不表達IgA的突變小鼠腸道則沒有B. fragilis長久存在。

除了B. fragilis，研究人員發現，還有一些細菌同樣受IgA蛋白影響。「這些結果展現了人類與微生物協同進化的細節。」 Mazmanian解釋道，「除了抵抗病原體的入侵，免疫球蛋白A可能還負責腸道菌群的共生。」

責編：悠然

參考資料：

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