腸道菌群對腸道的免疫調(diào)節(jié)和健康維持起著極其重要的作用,而大多數(shù)腸道共生菌在增殖過程中會釋放大量的外膜囊泡(OMV)。OMV是一種雙層膜納米結(jié)構(gòu),大小在20至400 nm之間,具備親代細(xì)菌的多種有效成分,如核酸、蛋白質(zhì)、酶和脂多糖等。那么這些最具細(xì)菌特征的納米結(jié)構(gòu)在干預(yù)腸道疾病中究竟扮演著什么樣的重要角色?
近日,劉盡堯團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)腸道共生菌衍生的OMV可以通過調(diào)節(jié)腸道微生物群、黏膜免疫和物理化學(xué)屏障的互補(bǔ)互惠多方面干預(yù)和改善腸道相關(guān)疾病。該團(tuán)隊(duì)以腸道阿克曼菌(Akkermansia muciniphila)為例,證明了口服遞送共生菌衍生的OMV可以顯著改善小鼠結(jié)腸炎的癥狀和病理變化,也能顯著增強(qiáng)結(jié)直腸癌對PD-1免疫療法的敏感度。作者揭示了OMV對不同疾病的顯著療效主要基于其對腸道穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié),并證明了共生菌衍生的OMV通過選擇性膜融合方式特異性促進(jìn)有益菌的增殖(包括抑制炎癥的共生細(xì)菌和恢復(fù)PD-1/PD-L1阻斷結(jié)直腸療效相關(guān)的有益細(xì)菌),進(jìn)而抑制條件致病菌的擴(kuò)增,恢復(fù)腸道微生物群的平衡。與此同時(shí),OMV通過轉(zhuǎn)移至Peyer斑塊中并激活B細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞引發(fā)黏膜免疫球蛋白A反應(yīng),維持免疫穩(wěn)態(tài)并消除過度炎癥反應(yīng),從而驅(qū)逐致病菌。此外,OMV還可進(jìn)入腸上皮細(xì)胞并刺激緊密連接和黏液的表達(dá)維持腸屏障完整性。
與容易遭受環(huán)境破壞因素(包括胃酸、膽鹽和胃腸道黏液)的活細(xì)菌相比,腸道共生菌衍生的OMV對這些刺激源具有較好的抵抗性,并且可通過直接的細(xì)胞-細(xì)胞相互作用與宿主互作,從而發(fā)揮出強(qiáng)有力的治療效果。同時(shí),考慮到糞菌移植臨床應(yīng)用的安全性問題, OMV在這些疾病治療中的成功運(yùn)用凸顯了腸道微生物群衍生囊泡替代糞菌移植的潛力。
相關(guān)工作以“Versatility of bacterial outer membrane vesicles in regulating intestinal homeostasis”為題發(fā)表于Science Advances,博士生王馨悅為第一作者,劉盡堯研究員為通訊作者。該工作得到科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目、上海市探索者計(jì)劃等支持。
論文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade5079
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