微生物群相互作用及其对宿主免疫的影响论文

　　摘要:胃肠道寄生虫与共生菌群等其它有机体共享肠道栖息地.研究表明在脊椎动物感染的模型中, 蠕虫和肠道微生物菌群之间存在大量的相互作用, 对宿主免疫和代谢产生重要影响.本文将蠕虫-微生物群相互作用以及在宿主免疫中的作用进行综述, 旨在为蠕虫-肠道菌群相互作用的研究提供理论依据.

　　关键词:蠕虫; 肠道菌群; 调节性T细胞;

　　动物肠道中细菌的栖息密度最高、复杂度最大, 肠内容物中大约含有10cfu/g细菌, 超过1000个种属[1].肠道菌群在动物健康中起着重要的作用, 包括免疫系统的发育和成熟, 修复受损的上皮组织, 促进新血管的产生, 防止病毒、细菌、真菌等病原体的感染.肠道菌群还能够增加宿主从饮食中获取能量的潜力.蠕虫是寄生于多种宿主的真核多细胞生物, 包括蛔虫、鞭虫和钩虫, 它能够引起机体疾病, 恶心、呕吐等症状.蠕虫和细菌寄生于动物肠道, 它们彼此相互作用并对宿主免疫产生影响.现将蠕虫-微生物群相互作用及其在宿主免疫中的作用总结如下.

　　一、菌群与蠕虫

　　肠道菌群和蠕虫在脊椎动物宿主中繁殖, 这是一个持续了几亿年共同进化的结果.研究发现, 动物的健康与微生物的多样性密切相关[2].其中微生物群改变与许多慢性疾病有关, 包括代谢紊乱、自身免疫性疾病等[3].研究发现微生物群参与调节宿主免疫和代谢系统.微生物菌群内某种特定的细菌存在或者缺少会促进肠道内的免疫分化[4].丝状杆菌刺激初始T细胞向炎性辅助T细胞 (Th) 17分化[5], 乳酸杆菌促进免疫调节T细胞 (Treg) 分化[6-7].

　　蠕虫是真核多细胞、无脊椎寄生于多种宿主的寄生虫, 并能触发免疫反应, 控制有害炎症, 保护屏障功能和减轻组织损害.可以分泌多种直接影响免疫调节功能的产物, 但它们也有能力影响微生物的组成, 从而影响免疫功能.蠕虫与微生物相互作用的机制包括:宿主因素的相互作用 (生理和饮食变化) 、蠕虫效应 (营养和宿主免疫系统的影响) 以及微生物影响 (同样的宿主免疫状态和营养) .

　　菌群和蠕虫在动物肠道内经历长期进化, 使它们能够逃避宿主的免疫效应, 其免疫逃逸机制可能包括分子拟态, 免疫信号通路的激活.然而, 其他病原体也可以共存于肠道[8].健康的宿主与肠道菌群保持一种体内平衡关系, 这种情况下可以阻止病原体的感染, 同时允许肠道内存在一个多样化的微生物群落.宿主进化过程中形成一套抗性机制来控制和根除入侵的病原体, 包括宿主选择减轻感染的副作用, 适应病原体的感染, 减少炎性反应引起的病理损伤[9].宿主、肠道菌群和蠕虫已经形成了复杂的适应关系.因此, 宿主的稳态可能需要共生菌群和宏观生物群的共同存在.如果没有这两种生物体, 可能会引起免疫系统失调, 这将会加重多种疾病而产生炎症反应, 如克罗恩氏病、过敏性疾病[10].

　　二、蠕虫感染对肠道菌群的影响

　　目前对蠕虫与微生物相互作用的研究涉及到多种动物和寄生虫, 在寄生虫感染动物的模型中, 任何种类的寄生虫感染, 宿主肠道菌群的组成都会存在少量的特定变化.这种变化很可能说明蠕虫与肠道共生菌之间的相关作用关系.小鼠感染线虫 (包括蛔虫、鼠鞭虫、巴西钩虫) 时动物的消化道中, 与碳水化合物代谢作用相关的乳酸菌数量增多.同样, 感染泰国肝吸虫的仓鼠, 也增加了乳酸菌在胆管中的数量.乳酸菌在宿主肠道中发挥免疫调节功能, 通过激活T细胞分化使免疫调节性T细胞数量增多, 从而发挥益生菌治疗胃肠道炎症疾病的益生作用[11].

　　鼠肠道蠕虫感染不仅改变肠道菌群, 肠道菌群对蠕虫感染能力也有一定作用.研究表明感染多形螺旋线虫 (Heligmosomoides polygyrus) 的小鼠肠道乳酸杆菌的数量明显增加, 并且在寄生虫感染之前, 对小鼠饲喂乳酸杆菌, 可以观察到蠕虫数量的增加.这也说明乳酸菌和肠道蠕虫之间可能存在一种互利共生的关系, 降低了宿主免疫反应对寄生虫的影响.不同蠕虫对肠道菌群的影响也是不一致的.感染多形螺旋线虫小鼠的肠杆菌科 (Enterobacteriaceae) 数量显着增加, 由于这些细菌能够耐受氧化应激的影响, 细菌的增加与寄生虫感染后肠道炎症的发生有关[12-13].小鼠感染鼠鞭虫 (Trichuris muris) 时肠道菌群显示拟杆菌门 (Bacteroidetes) (普氏菌 (Prevotella) 和肥胖细菌属 (Parabacteroides) ) 显着减少, 胃肠道微生物丰富度和多样性下降 (α多样性) .α的多样性被定义为在一个微生物种群内的平均物种多样性, 它依赖于微生物的丰富度 (也就是微生物种群的物种数量) 和微生物的均匀性 (即种群中每一种微生物的相对丰度) .