腸道微生物群落結(jié)構(gòu)對于免疫代謝穩(wěn)態(tài)十分重要，菌群異常與許多疾病有關(guān)。前人研究表明，嗜甲烷菌(McB)在體外與人類樹突狀細胞(DC)相互作用，調(diào)節(jié)T細胞反應(yīng)，但McB在體內(nèi)對宿主的免疫穩(wěn)態(tài)及腸道菌群平衡有什么影響尚未研究清楚。
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2021年2月丹麥哥本哈根大學(xué)E. Lea團隊在Nature Communications雜志上發(fā)表題目為 Lysates of Methylococcus capsulatus Bath induce a lean-like microbiota, intestinal FoxP3+RORγt+IL-17+ Tregs and improve metabolism的研究成果，利用微生物組、非靶脂質(zhì)組、短鏈脂肪酸靶向代謝組等技術(shù)探究了McB細菌提取物在高熱量飲食條件下改善肥胖和免疫代謝穩(wěn)態(tài)的潛力。
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Lysates of Methylococcus capsulatus Bath induce a lean-like microbiota, intestinal FoxP3+RORγt+IL-17+ Tregs and improve metabolism
◆ 研究材料
嗜甲烷菌（Methylococcus capsulatus Bath, McB）全細胞裂解提取物；
WDREF小鼠：小鼠飼喂西方飲食（WD），飲食中添加19.5% (w/w)的酪蛋白；
WDCNTL小鼠：小鼠飼喂WD飲食，飲食中添加16.5% (w/w)的酪蛋白和3%堅果油；
WDMcB小鼠：小鼠飼喂WD飲食，飲食中添加19.5% (w/w)的McB全菌裂解物；
LFD小鼠：小鼠飼喂低脂飲食。
◆ 技術(shù)路線
16S rDNA測序、非靶脂質(zhì)組、靶向短鏈脂肪酸
l 分析McB菌提取物對高熱量飲食下腸道菌群的影響
l 分析WDMcB飲食對腸道免疫特征的影響
l 評估WDMcB飲食對肥胖表型和NAFLD的影響
l 脂質(zhì)組解析WDMcB飲食對肝臟脂質(zhì)沉積的改善作用
l 探究WDMcB飲食與腸道免疫平衡和菌群平衡間的關(guān)系
◆ 研究結(jié)論
1. 添加McB菌提取物可逆轉(zhuǎn)高熱量飲食誘導(dǎo)的腸道菌群變化
已知膳食脂肪會引起小鼠腸道微生物組的改變，但不同蛋白來源對微生物組的調(diào)節(jié)作用仍不清晰。
菌群檢測結(jié)果表明，肥胖模型小鼠（WDREF小鼠）與低脂飲食小鼠（LFD小鼠）相比， Parasutterella、副擬桿菌屬等有益菌豐度下調(diào)10倍，與肥胖相關(guān)的Desulfivobrio菌豐度顯著增高，厚壁菌門與擬桿菌門(F/B)比值上升4倍。
而WD飲食中添加McB菌提取物飼喂（WDMcB）后，小鼠菌群結(jié)構(gòu)逐漸趨同于低脂飲食小鼠。
代謝組檢測發(fā)現(xiàn)WDMcB飼喂小鼠腸道內(nèi)的短鏈脂肪酸顯著增加，這說明WDMcB小鼠從菌群結(jié)構(gòu)到代謝功能都得到了顯著改善。
不同飲食下模型鼠菌群變化
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2. 飼喂WDMcB刺激腸道生成特異的調(diào)節(jié)性T細胞，抑制炎癥
作者分析不同飲食下，模型鼠小腸和大腸固有層組織中免疫細胞數(shù)量變化，ILC3細胞、NK細胞、(TCR)-γδ+ T細胞等在各組沒有差異，但WDMcB飼喂小鼠小腸和大腸中pTregs細胞數(shù)量較WDCNTL對照組顯著升高了2-3倍。
這種調(diào)節(jié)性T細胞已被證明可以抑制腸道炎癥。進一步分析發(fā)現(xiàn)，WDMcB飼喂小鼠大腸中抑制炎癥的白介素IL-10豐度顯著增加，IL-10+陽性的T細胞數(shù)量也顯著增多。以上結(jié)果表明，飼喂WDMcB促進了小鼠腸道形成了抑制炎癥的環(huán)境。
不同飲食下腸組織免疫細胞特征及炎癥因子特征
3. 飼喂WDMcB緩解飲食導(dǎo)致的肥胖
在McB菌提取物的干預(yù)下，肥胖小鼠受損的葡萄糖調(diào)節(jié)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，胰島素敏感性明顯改善。WDMcB飼喂小鼠較對照小鼠表現(xiàn)出更為穩(wěn)定的體重、脂肪質(zhì)量和瘦肉質(zhì)量。
與WDCNTL小鼠相比，WDMcB飼喂小鼠肝臟的脂肪化和肝細胞氣球化均有所減少，體脂量顯著減少，肝臟脂質(zhì)堆積狀況也得到緩解。
WDMcB飲食干預(yù)緩解小鼠的肥胖表型
4. WDMcB小鼠肝臟脂質(zhì)沉積和炎癥顯著改善
研究者利用脂質(zhì)組學(xué)進一步解析了WDMcB飲食干預(yù)對肝臟脂代謝的改善作用。結(jié)果表明，WDMcB飲食干預(yù)小鼠的脂質(zhì)有顯著恢復(fù)，更為接近低脂飲食小鼠；與WDREF對照組相比，WDMcB干預(yù)組上調(diào)的脂質(zhì)中有57%為奇數(shù)碳的脂肪酸鏈，而下調(diào)的脂質(zhì)中80%為偶數(shù)碳的脂肪酸鏈（前人研究發(fā)現(xiàn)奇數(shù)碳鏈的脂質(zhì)與胰島素抵抗和2型糖尿病呈負相關(guān)）。
此外，WDMcB小鼠NAFLD癥狀也顯著減輕，免疫組化顯示CD3+ T細胞和Ly6G+中性粒細胞顯著減少，血液中的IL-22、IL-18和IL-17水平升高，這反映了WDMcB小鼠肝臟免疫浸潤的降低。
肝臟脂質(zhì)組分析和免疫特征分析
5. 飼喂WDMcB改善結(jié)腸粘液的產(chǎn)生，促進腸道微生物平衡
腸道免疫、粘蛋白分泌和共生微生物之間的動態(tài)平衡關(guān)系到腸道健康。WD飲食引起了小鼠結(jié)腸粘液分泌減少，中性粘蛋白、硫粘蛋白和唾液粘蛋白均持續(xù)下調(diào)。WDMcB飲食干預(yù)逆轉(zhuǎn)了結(jié)腸粘液分泌狀況，改善了腸道健康。
為評估腸道免疫特征與菌群變化間的關(guān)聯(lián)，研究者分析了適應(yīng)性免疫缺陷的RAG2?/?小鼠對WDMcB飲食干預(yù)的響應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)飼喂WDMcB飲食無法逆轉(zhuǎn)RAG2?/?小鼠在高熱量飲食下的腸道菌群變化，這說明WDMcB飲食是通過激活適應(yīng)性免疫來改善菌群結(jié)構(gòu)和肥胖表型的。
WDMcB飲食促進腸道粘液分泌和菌群平衡
◆ 結(jié)語
宿主和腸道菌群間的相互作用受飲食調(diào)節(jié)，并在免疫穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
本研究發(fā)現(xiàn)，在高脂高糖的西方飲食中添加McB菌全細胞裂解提取物，可以逆轉(zhuǎn)西方飲食引起的腸道微生物群的變化，改善NAFLD和肥胖表型。McB菌提取物改善了高熱量飲食下模型鼠的葡萄糖調(diào)節(jié)能力，減少脂肪沉積，減少肝臟免疫浸潤。WDMcB飲食促進了小腸和大腸組織中3重陽性 (Foxp3+RORγt+IL-17+) 調(diào)節(jié)性T細胞生成，增加了小鼠的抗炎活性。這些數(shù)據(jù)表明McB菌全細胞裂解液可以重塑肥胖小鼠的免疫表型和腸道菌群結(jié)構(gòu)，具有改善免疫代謝穩(wěn)態(tài)的潛力。