導讀：在過去的幾十年裡，過敏和炎症疾病的病人數量不斷增加，越來越多的證據表明，腸道菌群和過敏疾病之間有着密切的聯系。腸道菌群可以通過消化不同的食物，來産生有益的和有害的代謝産物。這些代謝産物和細菌成分，幫助我們調節機體的免疫應答，并潛在地影響過敏疾病的發展。本文将綜述共生微生物和膳食成分之間的相互作用是如何調節機體的免疫功能，并影響過敏疾病的發展的。

哺乳動物的腸道内有超過一千種共生微生物。随着高通量DNA測序技術的發展，科學家們可以不經過體外培養，而直接鑒定人體腸道内的共生微生物種類。對腸道菌群的研究表明，腸道菌群多樣性的降低與炎症和過敏疾病的發展密切相關。

例如，在美國研究發現，食物過敏症的病人腸道菌群的多樣性降低，梭菌目減少，而拟杆菌目增加。另一項研究表明，在嬰兒早期，腸杆菌科：拟杆菌科細菌數量比例的升高，與後來發展為食物過敏有關。

除此之外，有些腸道菌群還從宿主的食物中提供有益的代謝産物，通過他們對免疫分化，增殖，遷移和效應功能的影響，幫助發展和調節宿主的免疫系統。

長鍊脂肪酸與過敏疾病

長鍊脂肪酸來源于食物，被人體吸收後代謝成為脂類代謝物。其中omega-3和omega-6是哺乳動物無法自身合成的重要脂肪酸。omega-3具有重要的抗過敏和抗炎症的作用，之前曾報道過服用富含omega-3的亞麻籽油可以減輕過敏性腹瀉。

許多證據表明共生微生物參與了長鍊脂肪酸代謝，例如在無菌動物的結腸中omega-3脂代謝産物就發生了變化。omega-3代謝物消退素（resolvin） D1水平在無菌小鼠結腸内明顯升高，消退素D1還可以降低白介素1β的基因表達，從而減輕過敏症，比如過敏性濕疹，哮喘，接觸性皮炎等。

我們還發現omega-6的脂代謝産物可以由共生微生物代謝産生，尤其是乳酸菌。比如植物乳杆菌可以代謝omega-6，産生共轭亞油酸，含氧脂肪酸和羟基脂肪酸。例如在近端小腸内定植着大量的乳酸杆菌，而在無菌小鼠的小腸内羟基脂肪酸的含量就比無特異病原菌（spf）小鼠要低得多。一項研究結果顯示，服用合成的羟基脂肪酸可以通過增強上皮細胞的G蛋白偶聯受體GPR40的緊密連接，從而改善實驗性結腸炎。這是因為腸道上皮細胞的屏障功能對于控制食物過敏症是非常重要的。上述研究表明，由乳杆菌代謝産生的羟基脂肪酸可能通過維持腸道上皮細胞屏障功能，從而預防了食物過敏症的發展。

一項最新的人群研究表明，新生兒期腸道菌群構成的差異可能與兒童期的特異反應和哮喘的發展風險有關。16S基因測序結果發現，新生兒腸道内一些特定細菌種類的減少（例如，雙歧杆菌，AKK菌和糞杆菌）以及特定真菌的增加（例如，假絲酵母菌和紅酵母菌），都會增加兒童期發展成過敏的風險。同時還發現低風險組的抗炎代謝物水平有所增加，而高風險組的促炎代謝物的水平升高。這些代謝物增加了誘導白介素IL4産生的Th2細胞數量，并降低了T調節細胞的數量，從而為過敏疾病的發生制造了環境因素。

短鍊脂肪酸與免疫調節

腸道内主要的短鍊脂肪酸包括乙酸，丙酸，丁酸。短鍊脂肪酸是由多糖發酵産生的，比如纖維素（cellulose）。在無菌小鼠體内發現短鍊脂肪酸的顯著下降，而難以消化的低聚糖數量上升。而服用膳食纖維可以改變腸道菌群的構成，尤其是可以增加厚壁菌門和拟杆菌門的水平，以及雙歧杆菌科的水平。因為拟杆菌科和雙歧杆菌科的細菌更喜歡代謝纖維，從而增加了短鍊脂肪酸的濃度。共生微生物代謝纖維産生短鍊脂肪酸，而纖維反之又影響腸道微生物的組成。

大量證據表明短鍊脂肪酸具有許多抗過敏的功效。短鍊脂肪酸，尤其是丙酸可以培養樹突細胞以達到高吞噬能力，同時能夠不促進Th2輔助細胞的效應功能。短鍊脂肪酸還可以增強T調節細胞的誘導和功能。丁酸和乙酸還可以通過誘導腸道上皮細胞生理性缺氧來增強上皮屏障功能。由此可見，短鍊脂肪酸對于預防過敏性疾病是具有積極作用的。

在腸道共生微生物中，梭菌可以産生短鍊脂肪酸，并誘導結腸T調節細胞，從而抑制炎症和過敏反應。丙酸主要由拟杆菌和厚壁菌通過琥珀酸代謝途徑産生。乙酸可以由多種腸道微生物代謝産生，其中包括雙歧杆菌。總之，共生微生物可以通過腸道内發酵産生多種不同的短鍊脂肪酸，從而發揮不同的抗過敏作用。

維生素

有13種維生素對人體很重要：其中包括疏水性維生素---A,D,E,K, 親水性維生素---B族維生素和維生素C。和哺乳動物一樣，細菌能利用維生素進行生物功能，然而有些細菌還能夠合成重要的維生素，尤其是B族維生素和維生素K, 所以這些細菌也是重要的維生素來源。許多研究報告過維生素的免疫功能，例如T調節細胞表達高水平的葉酸（維生素B9）受體4, 所以維生素B9對維持T調節細胞的功能就非常重要, 缺乏維生素B9還可能導緻腸道炎症。而不同的共生微生物産生維生素B9的水平是不同的, 因此維持T調節細胞功能所必需的維生素B9的産量可能依賴于特定微生物的水平。

除了重要的營養功能，維生素還可以作為一些免疫細胞的配體，這一功能是由MR1蛋白介導的。總之，共生菌和飲食之間的平衡決定了維生素代謝物的産生，繼而影響對免疫反應和過敏狀況的調節。

細菌氨基酸

人類有20種重要的氨基酸，其中有一些是由共生菌代謝産生的（例如丙氨酸，天冬氨酸，半胱氨酸，谷氨酸，谷氨酸鹽，甘氨酸以及色氨酸）。最近一項研究表明，在無特異病原菌小鼠體内部分D型-氨基酸的水平比在無菌小鼠中要高。

有證據表明氨基酸對免疫細胞的發展、體内穩态及功能都有着一系列的影響。例如，通過飲食攝取組岸酸或甘氨酸可以抑制小鼠結腸組織炎症細胞因子的産生。谷氨酸鹽可以誘導小腸上皮内淋巴細胞産生白介素IL-10。谷氨酸還能促進腸道相關淋巴組織的免疫耐受。

有研究報道通過補充益生菌（例如，鼠李糖乳杆菌GG，幹酪乳杆菌W56）攝取D型-色氨酸，能夠引起T調節細胞數量增加，降低Th2在腸道和肺部的免疫應答，從而減輕過敏性炎症和高反應應答。由此可見，通過補充益生菌來攝取d型氨基酸可能是一種調節宿主過敏反應的途徑。

小結

腸道内的共生菌可以産生大量有益的代謝産物，從而調節過敏反應。這一作用至少部分是通過誘導T調節細胞，抑制Th2輔助細胞，上調白介素10的表達，以及維持腸道屏障功能來介導的。

反之，腸道共生菌也可以産生促炎代謝物。這些功能的平衡可能是通過外在因素（飲食）和内在因素（宿主基因）共同決定的。因此，未來的研究應該聚焦于飲食共生聚合宿主之間存在的三角關系。

參考文獻：

Hirata, S.-i. and J. Kunisawa (2017). "Gut microbiome, metabolome, and allergic diseases." Allergology International.

（來源： 薇生物 2017-08-01）

想維持健康的腸道菌群？從飲食入手才靠譜

飲食決定宿主與細菌的共生關系

Cell Host and Microbe[IF:17.872]

① 宿主的營養環境而不是宿主本身，是決定植物乳杆菌維持有利于宿主的共生機制的主要因素；② 植物乳杆菌醋酸激酶基因（ackA）的點突變可以增強植物乳杆菌的适應性，并促進宿主果蠅的生長；③ ackA基因突變的維持主要受宿主飲食的影響，與宿主本身無關；④ ackA基因突變促進N-乙酰化氨基酸的産生，其中包括N-乙酰基谷氨酰胺；⑤ 植物乳杆菌産生的N-乙酰基谷氨酰胺，足以提高該菌對果蠅生長的促進作用。

Bacterial Adaptation to the Host's Diet Is a Key Evolutionary Force Shaping Drosophila-Lactobacillus Symbiosis

06-28 DOI: 10.1016/j.chom.2018.06.001

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