重磅！PNAS首次揭示腸菌在克羅恩病中作用的分子機制

生活在人體腸道內的菌群在人體的代謝、免疫等方面都發揮著至關重要的作用，菌群失衡會導致一系列疾病的發生，比如克羅恩病（CD）和其他形式的炎症性腸病(IBD)等。但這些聯繫背後的生物學機制仍不清楚。

圖片來源：Hippopx

美國麻省總醫院(MGH)布羅德研究所(Broad Institute)和哈佛醫學院(Harvard Medical School)的研究人員現在發現，一種與克羅恩病相關的、名為活潑瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus)的細菌會釋放某種多糖(或糖分子鏈)，觸發免疫反應。

R. gnavus電鏡照片

該研究發表在《PNAS》上，是最早揭示腸道微生物與人類疾病之間關聯機制的研究之一。

https://doi.org/10.1073/pnas.1904099116

「這是一種獨特的分子，代表了腸道微生物與炎症性疾病之間的潛在聯繫，」第一作者Matthew Henke說。

「微生物菌群與疾病的關聯研究越來越多，」HMS的生物化學與分子藥理學教授Clardy說，「有些相關性非常強，但有些很弱，但總歸都是相關的。」

R. gnavus與CD相關

大約有200萬美國人患有炎症性腸病(IBD)，包括克羅恩病。布羅德核心研究所(Broad core institute)成員、傳染病和微生物組項目聯合主任Ramnik Xavier的實驗室此前的工作證明，在克羅恩病的某些爆發期，R. gnavus在腸道菌群的丰度可以從不足1%躍升至超過50%。

Xavier，Clardy和Henke想要通過科學實驗確定克羅恩病與R. gnavus之間的聯繫，其背後的生物學機制到底是怎麼回事？

炎症性多糖

於是，研究團隊在實驗室里培養出R. gnavus菌落後，對該細菌產生的所有分子進行了鑒定，以確定是否存在促炎因子。他們發現R. gnavus合成並分泌具有鼠李糖骨架和葡萄糖側鏈的複合葡萄糖多糖。

進一步研究表明，該多糖主要由三個鼠李糖單元形成的線性骨架和由兩個葡萄糖單元形成的短側鏈組成。鼠李糖骨架由1,2-和1,3-連接的鼠李糖單元製成，側鏈具有與1,6-葡萄糖連接的末端葡萄糖。這個多糖能有效誘導樹突細胞分泌炎性細胞因子（TNFα），並且TNFα分泌依賴於toll樣受體4（TLR4）。

揭開結構之謎後，他們搜索了R. gnavus的基因組並鑒定了負責製備這種多糖的基因。未來的實驗將研究這些基因是否在克羅恩病發作之前過度表達。

深遠影響

Henke說:「如果我們能追蹤一個病人，發現這種多糖的基因在病情惡化之前就已經表達出來，那就相當有說服力了，這也意味著這種多糖是克羅恩病發作的原因。」

如果這個理論被證明是正確的，研究人員可以針對R. gnavus生長或其產生這種炎症性多糖的能力，開發新的治療克羅恩病和類似炎症性疾病的方法。

微生物組的影響是廣泛的，這些發現對克羅恩病以外的其它疾病同樣具有適用性。「現在我們已經建立了這種方法，我們可以快速檢查其他細菌，了解微生物組促進疾病的背後分子機制，」Xavier說。

之前的研究只是表明人體腸道微生物組變化與宿主疾病狀態存在關聯，但很少有研究探究這些關聯背後的分子機制，這項研究是第一個研究微生物群與人類健康之間關聯背後的分子機制的研究，也為今後的研究提供非常有價值的借鑒。

End

參考資料：

[1] Study reveals a microbe"s molecular role in Crohn"s disease

[2] Ruminococcus gnavus, a member of the human gut microbiome associated with Crohn』s disease, produces an inflammatory polysaccharide

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