腸內共生菌代謝物幫助周邊調節性T細胞生成

在此作者發現腸內共生菌的短鏈脂肪酸 （short chain fatty acid, SCFA）代謝物有利於腸道細菌不僅提供宿主營養素、保護腸道免於病原菌的侵害，菌相組成還會影響腸道免疫系統發炎與抗發炎的平衡，腸內共生菌 （commensal bacteria） 對於免疫系統的調節是近年的熱門研究主題。腸道發炎與 T helper 17 細胞有關，抗發炎則與表現 Foxp3 的調節性T細胞有關，然而腸道菌相如何影響這些免疫細胞的累積、分化乃至於免疫系統，其中的機制還不清楚。去年底刊載在《Nature》期刊的研究指出，正常腸道細菌發酵澱粉等食物時產生的短鏈脂肪酸會促進抗發炎反應，其中的丁酸（butyrate）會促進胸腺外周邊T細胞轉化為調節性T細胞。

在本篇研究中，作者們比較體內無特定病原體但具有腸內共生菌 （specific pathogen-free, SPF） 的老鼠、服用廣域抗生素 （AVNM, ampicillin, vancomycin, neomycin and metronidazole）的老鼠及腸道無菌 （germ-free, GF）的老鼠糞便後發現，只有 SPF 老鼠的糞便萃取物能誘導體外周邊T細胞轉化為調節性 T 細胞（如下圖a），而 SPF 老鼠的糞便中丁酸和丙酸（propionate）等短鏈脂肪酸的含量也較高（圖b）。體外（in vitro）細胞實驗也顯示丁酸能誘導調節性T細胞的產生，對照缺乏 CNS1（一種胸腺外調節性T細胞形成所需的強化子）的老鼠後確認丁酸誘導調節性T細胞的產生源自胸腺外周邊T細胞的分化。定量蛋白質發現，丁酸還能增加個別調節性T細胞的 Foxp3 水平，顯示丁酸除誘導外也具有維繫的功能。此外，丙酸也能誘導調節性T細胞的產生，以不同方式讓老鼠腸道接觸各種短鏈脂肪酸後發現不同的短鏈脂肪酸誘導的方式和效果皆有所不同。

本篇研究的發現進一步強化細菌代謝物是免疫系統判讀腸道狀態憑據之一的假設，有助於未來解開免疫系統和腸道共生菌交互作用的機制。

參考文獻：

Arpaia, N., Campbell, C., Fan, X., Dikiy, S., van der Veeken, J., deRoos, P., Liu, H., Cross, J.R., Pfeffer, K., Coffer, P.J., et al. (2013). Metabolites produced by commensal bacteria promote peripheral regulatory T-cell generation. Nature 504, 451-455. doi:10.1038/nature12726

 

撰文｜謝善棋
審稿｜陳致曄，紀威佑
修訂｜黃子瑄