出乎意料！造血功能竟離不開腸道里的共生微生物
近期，有關腸道微生物與人體健康的研究非常多。這些微生物對人類的免疫和代謝、生殖和發育、大腦和神經發育、心理和行為、疾病和健康都有影響。
今日，一項發表在《Blood》的研究表明，腸道共生微生物還能夠影響動物的造血功能。在他們的研究中，Josefsdottir等證明，對小鼠進行大於2周的廣譜抗生素處理，殺死腸道中的微生物後，最終可導致骨髓中幹細胞和祖細胞數目的減少，並且伴隨貧血，白細胞減少和標記的淋巴細胞減少。
重要的是，作者提供了實質性的實驗證據，證明了這些變化不是抗生素對造血細胞的毒性作用，而是由於抗生素處理消除腸道微生物引起的。並且，這種因抗生素處理產生的影響，也在無菌小鼠中觀察到，並且在菌群移植處理後可恢復。
腸道微生物通過促進造血作用來抵禦細菌感染
無菌小鼠的造血能力和免疫系統受損明顯。實際上，在用單核細胞增生利斯特氏菌（Listeria monocytogenes）感染後，無菌和口服抗生素處理的小鼠顯示出病原體感染增加，並出現急性死亡。然而，當用複雜的微生物群移植給無菌小鼠時，無菌小鼠骨髓生成得以恢復，並且對李斯特菌的耐受能力增強。
這些研究結果表明，腸道細菌通過促進造血引導先天免疫細胞發育，有助於我們了解哺乳動物和他們體內的共生微生物的協同進化。
廣譜抗生素可破壞腸道共生菌導致造血功能受損
腸道共生微生物產生的化合物會刺激固有層中的淋巴細胞，巨噬細胞和樹突細胞，併產生一系列外在刺激。這些微生物和細胞刺激一起維持造血幹細胞（HSC）和造血祖細胞（HPC）以及淋巴細胞，單核細胞和嗜中性粒細胞的活性。因此，微生物化合物有助於保持血細胞生成的穩定，增強先天性和適應性免疫系統的抗細菌和病毒感染。廣譜抗生素治療（ABX）可顯著破壞共生腸道微生物的平衡和多樣性，導致造血功能受損和對感染的高敏感性。
血細胞生成不僅由外源調節劑如生長因子和細胞因子調節，還由內源表觀遺傳和轉錄調節劑調節。內源表觀遺傳和轉錄調節劑共同調節幹細胞，通過一系列祖細胞分化為所有類型的完全成熟的血細胞。
共生微生物通過其代謝產物影響免疫和造血功能
最近的研究發現，共生腸道微生物群控制免疫功能和造血的分子機制部分依賴於微生物的產物，例如脂多糖，其維持嗜中性粒細胞的穩態生產和它們通過Toll樣受體/ MyD88-介導的信號傳導。
上述專業插圖由Patrick Lane，ScEYEnce工作室完成，引自參考資料。
腸道微生物通過激活Stat1信號傳導維持血細胞生成重要的是，Josefsdottir等人能夠證明廣譜抗生素治療對血細胞生成的影響是在Stat1敲除小鼠中表現出來的，這表明微生物群通過激活Stat1信號傳導維持穩態血細胞生成。然而，需要進一步的研究來揭開由共生腸道微生物群介導的Stat1信號傳導的直接或間接活化的細胞類型。
Josefsdottir等人的新發現擴展了一系列關於宿主共生微生物的最新研究，表明腸微生物群是先天和適應性免疫以及造血的關鍵外源調節劑，其最終保持免疫系統對細菌和病毒感染的敏感性。
腸道微生物的生態失調是關鍵
腸道微生物的組成的平衡和多樣性的改變，稱為生態失調。最近，單中心研究甚至表明，在移植時的微生態失調是異體幹細胞死亡的獨立預測因子。並且，這個研究小組的一項隨訪研究進一步表明，用特異性抗生素（亞胺培南 – 西司他丁和哌拉西林 – 他唑巴坦）進行同種異體幹細胞移植後，治療中性粒細胞減少性發熱導致生態失調，可增加移植物抗宿主病 – 相關死亡率。
在免疫受損和抗生素治療的癌症患者中共生腸道微生物的恢復就變得十分重要了。該研究有助於改善化學療法和免疫治療，以及同種異體幹細胞移植引起的不良後果。
參考資料：
King K, Josefsdottir K, Baldridge M. Antibiotics Impair Murine Hematopoiesis by Depleting Intestinal Microbiota[J]. 2016.
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Khosravi A, Yá?ez A, Price J G, et al. Gut microbiota promote hematopoiesis to control bacterial infection.[J]. Cell Host & Microbe, 2014, 15(3):374.
微生物 腸道
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