營養-腸道菌群-生理軸和過敏性疾病

05-30

文獻ID：

發表期刊：Immunological Reviews

標題：Thenutrition-gut microbiome-physiology axis and allergic diseases

類型：Reviews

影響因子：9.614

發表年份：2017年

作者及單位：Charles R. Mackay ；Biomedicine Discovery Institute, Monash University

關鍵詞：過敏、哮喘、膳食纖維、SCFAs、自身免疫疾病

導讀：

① 細菌代謝產物會影響免疫應答，過敏、心血管疾病等可能與膳食纖維攝入不足有關；

② 細菌代謝膳食纖維的產物（如短鏈脂肪酸SCFAs）可結合G偶連蛋白受體，在促進腸內穩態和調節炎症反應方面起關鍵作用，影響調節型T細胞和樹突狀細胞功能、上皮緊密性、腸內穩態及IgA抗體響應，SCFAs甚至修飾DNA，影響胎源性疾病；

③ 「營養-腸道菌群-生理軸」概念的提出及相關研究，為過敏、哮喘等疾病的防控提供了新思路。

1. 關於SCFAs:

產生部位：近端結腸中微生物最多，產生的SCFAs也最多，主要來源於厭氧菌發酵

濃度：醋酸鹽~60 mmol l?1 ，丙酸鹽與丁酸鹽各~25 mmol l?1 ，血液中水平很低，在μmol l?1數量級。

作用靶細胞：腸道上皮細胞、腸道相關淋巴組織。丁酸在結腸上皮細胞內部被β氧化成乙醯輔酶A，作為初級能量來源。

代謝的主要器官：通過肝門靜脈到達肝臟。乙酸可以被肌肉和大腦組織代謝，相比於血糖，還是次要的能量來源

SCFAs對組蛋白乙醯化以及宿主組織的甲基化調節均是依賴於飲食的。

2. GPCRs

免疫調節過程中GPCRs水平增多。脂肪酸激活GPCRS在免疫細胞中的表達，不同的Gα 蛋白亞基通過信號聯級反應誘導胞內Ca2 的釋放，降低cAMP, PIP3水平，激活β- arrestin，這些信號通路對於過敏炎症反應非常重要：

GPR41：主要是丙酸鹽的受體，在結腸上皮細胞中表達較高，在胰腺與脾臟中表達較低。GPR41與飽腹感有關，需要脂肪細胞中SCFAs介導的瘦素的釋放。GPR41有造血功能，消耗丙酸鹽，減少DCs細胞抗原呈遞。

3. Vitamins

與免疫最相關的維生素是維生素Ａ與維生素Ｄ，分別抑制淋巴細胞的增生與細胞毒性。維生素Ａ來自蔬菜、動物肝臟、雞蛋。維生素Ｄ主要是暴露在陽光紫外線下由皮膚合成，維生素Ａ轉化成視黃酸（retinoic acid），視黃酸受體激活會增加細胞毒性與淋巴細胞增生。視黃酸在二級淋巴組織的發育過程中起到重要作用，能激活Treg細胞的分化抑制Th17的分化，預防食物過敏。CD8α ? CD103 DCs能夠通過視黃酸激活Treg，而CD8α CD103 DCs不能， 1,25(OH)2VD3能激活維生素D受體，抑制淋巴細胞和白細胞的功能。腸道菌尤其是Bifidobacteria是維生素B的來源，煙酸（維生素B3）與丁酸鹽受體GPR109a在SCFAs作用下維持腸道內穩態。缺乏微生物Ａ和D容易得過敏與哮喘。

4. SCFAs的受體——代謝物感應GPRS及時響應機制：

胞內代謝信號通過表觀遺傳機制發揮作用，抑制組蛋白去乙醯化酶(HDACs)活性，或者激活芳香烴受體（AHR）轉率因子。目前研究表明：營養與腸道微生物對免疫響應有強有力影響。西方飲食與過敏、哮喘、IBD、濕疹、自身免疫病（如I型糖尿病、風濕類風濕關節炎、多發硬化）代謝綜合征等相關，哮喘與食物過敏涉及到Th2調控。腸粘膜損傷還會導致Th2, Th17, or Th22對過敏原響應異常。

5. 膳食選擇

母親在懷孕期間代謝平衡發生改變，嬰兒出生後容易發生肥胖、I型糖尿病與心血管等疾病。哮喘與代謝綜合征類似，與高糖低纖維素飲食、腸道菌群有關。環境因素（尤其是與營養、菌群相關的）如何影響過敏與哮喘？流行病學研究：

6. 飲食與細菌代謝產物如何調節免疫的？

SCFAs 激活GPCRs或通過表觀遺傳與基因轉錄而發揮免疫調節機制，與飲食、腸道微生物、過敏性疾病強烈相關，可能通過營養-微生物-生理軸與疾病機制相互作用。

膳食元素與腸道菌群如何影響過敏性疾病呢？其主要機制：

① 影響上皮細胞完整性與GPCRs，菌群代謝產物抑制HDAC活性；

② 代謝產物對CD103 /Treg生物學性質的影響

③ 代謝產物與IgA/IgE的平衡

④ GPCRs 酸性環境下影響過敏性白細胞(如嗜曙紅細胞)

飲食-腸道菌群-過敏性反應之間的相互關係

飲食、遺傳、衛生共同影響腸道菌群，並一起引起免疫反應。腸道菌與免疫系統通過LPS直接作用，或間接通過SCFAs作用。微生物因此維持內穩態，通過促進上皮細胞完整性、Treg的分化以及IgA的釋放，防止過敏的發生。這個過程受到GPCR的激活，通過抑制HDAC進行表觀修飾。SCFAs則降低pH ,激活酸性受體如GPR65，調節炎症反應。

小編的話

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