肠道微生物的研究不复杂，不信看这篇Science

本文转载自“小张聊科研”，已获授权。

今天咱们再来讨论一个科研热点：肠道菌群，Gut microbiota。

肠道是人体最大的消化和排毒器官，肠道中寄生着数以计亿的细菌，并不都是人类的朋友，按特性来讲，它们可分为3大类，即好菌、坏菌和中性菌。当人体肠道中好菌比例下降而坏菌数量上升时，人体免疫力下降，极易导致多种疾病的发生。肠道微生态这个方向可谓火得不要不要的，经常出现在CNS正刊中，通过pubmed搜索可以看到，从2011年到现在，关于肠道微生态的文章多不胜数，其中影响因子大于20的就有500多篇，下面是这几年发表情况。

师兄见天给大家带来的就是Gut microbiome，发表在Science上的重大发现：肠道微生物可以通过调控胆汁酸（bile acids）抑制NKT细胞到肝脏，促进肝癌（HCC）细胞的生存。

期刊：Science

时间：2018年5月25日

单位：NIH，癌症研究中心

传统认为，肠道微生物的代谢产物通过肠道转移至肝脏，而对肝癌的发生发展起到促进的作用，所以认为在这一点上，他们是“坏细菌”。但是具体的分子机制并不清楚

（1）杀死肠道微生物，肝癌被抑制

作者通过给MYC基因突变（肿瘤模型）的小鼠喂食水和广谱抗生素（ABX），来检测肠道微生物的存活对于肝癌发生发展的影响，如图所示，ABX杀死了肠道微生物，同时发现肝癌的增殖明显被抑制。

（2）肝癌细胞被抑制增殖前，发现肝脏中NKT细胞数量增加（免疫细胞筛查）

这个时候你要想一个问题，那就是什么在起作用，导致了肿瘤细胞的增殖被抑制，作者选择做免疫细胞对于肿瘤细胞的影响关系。

进一步研究发现,免疫系统除可起到防御作用外,还可能助力癌症形成。例如,免疫系统中的CD8+T细胞可在慢性肝病初期防止出现急性肝衰竭,却在疾病后期“叛变”,参与到肝损伤和肝纤维化的过程中。另外,在许多自身免疫性疾病中活跃的淋巴毒素-β受体也会促使癌症形成。

这篇作者发现肝脏中的B细胞, CD4阳性T细胞 NK细胞，γ/δ T细胞，G-MDSC细胞均没有显著增加，而NKT细胞的数量增加显著。

（3）证明：肝脏NKT细胞数量调控CD1d的肿瘤细胞的生存、转移

有文献证明，NKT能够杀死CD1d抗原分子表达的肿瘤细胞，于是作者进一步地把肿瘤类型扩大到黑素瘤细胞、淋巴瘤细胞、B细胞淋巴瘤细胞中，它们都表达CD1d抗原分子。

实验证明，NKT细胞可以抑制CD1d阳性表达的肿瘤细胞，如果敲减掉CD1d或者NKT细胞上的CXCR6，则无法抑制肿瘤细胞的增殖和转移情况。

（4）分子机制：胆汁酸bile acid/CXCL16/CXCR6调控了NKT细胞在肝脏中的富集

有报道称：CXCL16是唯一的CXCR6受体的效应分子，且肝窦内皮细胞（LSECs）能产生CXCL16，是最主要来源。所以作者对ABX处理过的小鼠肝脏中的CXCL16含量进行了检测，发现CXCL16含量显著增加（如图），

所以就形成了：ABX杀死了肠道微生物，介导了LSECs分泌CXCL16，招募了NKT细胞到肝脏中来。

但是肠道微生物为何调控LSECs分泌CXCL16？

S. I.Sayin et al., Gut microbiota regulates bile acid metabolism by reducing thelevels of tauro-beta-muricholic acid, a naturally occurring FXR antagonist.Cell Metab. 17, 225–235 (2013).doi: 10.1016/j.cmet.2013.01.003; pmid: 23395169

这篇文献中发现，肠道微生物可以对胆汁酸存在修饰作用，而胆汁酸是否调控了LSECs分泌CXCL16呢？

作者将胆汁酸的肠道-肝脏输送切断，停止了向肝脏输送胆汁酸（bile acid），果然肝脏中的NKT细胞数量显著积累增加，证实了胆汁酸bile acid/CXCL16/CXCR6调控了NKT细胞在肝脏中的富集的假说。

（5）肠道微生物那么多，哪个类群在调控胆汁酸的修饰和加工呢？Clostridium species，梭菌属

因为ABX是由3种微生物组成：万古霉素、新霉素、复方亚胺硫霉素。其中万古霉素就可以足够导致NKT的积累，而新霉素次之，头孢哌酮可以导致NKT的数量增强，而万古霉素和头孢哌酮都是革兰式阳性细菌（Gram-positive）的抑制剂，革兰氏阳性菌能够在胆汁酸的加工过程中起到非常重要的作用。

万古霉素和新霉素的抑菌表达谱检测出来不就万事大吉了吗？怎么测？16sRNA测序，就可以知道细菌差异表达谱！

但是发现除了Clostridiumspecies外，Bacteroidales的谱系变化也是一致的，但是通过查阅文献发现和二级胆汁酸产生相关的7α-脱羟基反应只和革兰氏阳性菌的Clostridium相关，Bacteroidales是革兰氏阴性菌。

所以最终就形成了这样的假说：Clostridium被杀死→阻断了胆汁酸的二级结构加工→阻断其运输到肝脏→促进了肝脏CXCL16表达→NKT细胞被招募→肝癌细胞被杀死或者转移被抑制

所以肠道微生物在肝脏方面有促进肝癌细胞增殖和转移的作用。

引文：

Ma, Chi, et al. "Gut microbiome–mediated bile acid metabolism regulates liver cancer via NKT cells." Science360.6391 (2018): eaan5931.

http://science.sciencemag.org/content/360/6391/eaan5931

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