肠道微生物与适应免疫的重要成果

微生物与适应性免疫IgA之间的相互作用是肠道内最丰富的分泌性Ig同工型，可以以T细胞独立和T细胞依赖的方式产生。肠道IgA应答需要共生的微生物刺激，例如分节丝状杆菌（segmented filamentous bacterium，SFB）和嗜碱杆菌。然而，低IgA小鼠的肠道微生物群已显示可降解分泌性IgA和IgA本身的分泌组分，这可能是其对大肠炎易感的原因。通过包被和包埋微生物进行黏膜防御，并且通过下调鞭毛相关基因的表达来固定微生物。研究指出，IBD可能优先由高IgA包被的同系物引发，如通过免疫反应性病理生物分类和测序的新技术（IgA-seq）。在克罗恩病和伴随的脊椎关节炎患者中发现包被IgA的大肠埃希菌呈特异性富集，其定植可诱导Th17黏膜的免疫。IgA使无创微生物易位，促进抗原提呈抗原特异性IgA后续生产，经历了体细胞突变和亲和力成熟，进一步结合并选择特定的微生物。因此，IgA的功能是塑造和维持微生物群落。其他免疫细胞，如T细胞和滤泡辅助性T细胞（follicular helper T cells，TFH），通过IgA选择派尔集合淋巴结也影响肠道微生物多样性。

无菌（GF）和抗生素处理的小鼠在适应性免疫方面有部分缺陷，其特点是肠Th17和Treg细胞稀少，并且向Th2倾斜。Ivanov等已经表明，SFB在小鼠中的单克隆化足以诱导肠道的Th17细胞。已证明IL-17信号转导会影响抗核抗体的产生和成年人的系统性自身免疫。对SFB的后续研究表明，Th17细胞对SFB的应答至少是部分抗原特异性的。据报道，传统的树突状细胞对SFB抗原的MHC-Ⅱ依赖性呈递驱动黏膜Th17细胞分化。此外，SFB直接黏附于回肠上皮可诱导血清淀粉样A蛋白1和2（serum amyloid A protein1and 2，SAA1/2）。同时，SFB激活先天性淋巴样细胞3（innate lymphoid cells 3，ILC3）产生IL-22，从而进一步促进上皮SAA（serum amyloid a protein，血清淀粉样蛋白A）的产生。据推测，CX3CR1＋（fractalkine，FNK，趋化因子，由373个氨基酸绘成的大分子蛋白，含有多个结构域）髓系细胞可能对SAA产生反应，分泌细胞因子促进Th17细胞的极化以及ILC3产生IL-22。尽管如此，SFB尚未在人肠道中被鉴定，而青少年双歧杆菌，一种人源性共生菌。这类细菌通过非SFB机制在小鼠肠内作为Th17细胞同等有效的诱导剂。相反，高盐耗尽鼠乳杆菌也可能导致Th17调节失调和自身免疫病，补充维生素B可以挽救这些失调。在试验性人类研究中也观察到了由于高盐摄入导致的乳酸杆菌的减少和Th17细胞的增加，这导致了饮食与肠道免疫轴之间的联系。

黏膜表面的免疫需要一种微妙的平衡，以抵抗致病性感染，并维持对共生体的耐受性。肠道内稳态由Treg（调节性T细胞）维持，Treg细胞防止对饮食抗原和共生微生物的异常免疫应答，从而阻止免疫病理学的发生。肠道Treg细胞由共生微生物群中的某些成员诱导和维持，通过观察脆弱类杆菌多糖前列腺特异性抗原（prostate specific antigen，PSA）可恢复GF小鼠的免疫缺陷。PSA是具有介导能力的共生因子。CD4＋T淋巴细胞转化成产生IL-10的Tregs并改善小鼠的黏膜炎症。这种免疫调节作用需要两个IBD相关基因，抗胸腺细胞球蛋白16L1（antithymocyte globulin16L1，ATG16L1）和NOD2，以激活非典型自噬途径，这可能是导致个体Treg反应缺陷的原因。此外，PSA的抗炎作用已扩展到肠外自身免疫小鼠模型，如多发性硬化症。Atarashi等的研究证明，所选梭菌群在诱导Treg细胞中具有此种能力。小鼠肠的试验支持致耐受性细胞类型主要由局部微生物群落所赋予的这一观点。从力学角度上来说，这种对Tregs的微生物诱导可能是由于SCFA介导所致，特别是丁酸酯，通过组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）抑制和随后的组蛋白H3乙酰化FOXP3基因来介导。FOXP3（叉状头转录因子家族中的一个成员）是Treg细胞的特异性基因，其在Treg细胞、发育和功能中起决定性作用。研究表明FOXP3主要表达在天然的CD4＋、CD25＋T淋巴细胞，Treg是其发育和功能的关键分子，该CD4＋、Tregs能够抑制TCR介导的T细胞增殖和产生细胞因子，在维持外周耐受、防止自身免疫病中发挥重要作用。SCFA通过激活G蛋白偶联受体如GPR刺激Treg细胞增殖。

最近的研究进一步增加了共生体诱导的Tregs和Th17细胞的复杂性。两组确定了Treg的一组亚型，它们通常缺乏神经纤毛蛋白-1（1neuropilin-1，NRP，细胞表面Ⅰ跨膜糖蛋白），并且令人惊讶地表达维甲酸相关受体γt（RORγt），一种被认为拮抗FOXP3和促进Th17细胞分化的转录因子。RORγt是类固醇类核受体家族成员，主要表达在免疫系统中，在免疫器官发育、淋巴细胞分化和自身免疫病发生等过程中具有非常重要的功能。FOXP3＋RORγt＋Treg亚型表达高水平的IL-10和CTLA，以及在实验性结肠炎显示增加抑制能力。细胞毒T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4）又名CD152，是一种白细胞分化抗原，是T细胞上的一种跨膜受体，与CD28共同享有B7分子配体，而CTLA-4与B7分子结合后诱导T细胞无反应性，参与免疫反应的负调节。基因重组的CTLA-4 Ig可在体内外有效、特异地抑制细胞和体液免疫反应，对移植排斥反应及各种自身免疫病有显著的治疗作用，毒副作用极低，是目前被认为较有希望的新的免疫抑制药物。由GATA3驱动的另一群肠Treg是由上皮源性IL-33诱导的。微生物和其他组织源性因子如何调节GATA3表达和RORγt表达Treg之间的平衡仍然未知，但后者细胞作用不局限于局部。还可能通过各种环境因素影响肠道中的Treg平衡，导致自身免疫性损伤和慢性炎症的持续性。(www.xing528.com)

有人提出，微生物群也可能在淋巴细胞减少相关自身免疫中发挥重要作用，这可以解释个体内自身免疫和免疫缺陷的矛盾并发。在淋巴细胞减少期间，外周T细胞经历一种称为“稳态增殖”的过程以维持免疫系统，同时引起自身反应性克隆异常扩展的可能性。首先，微生物通过MyD88刺激先天细胞产生IL-6，为T细胞的自发增殖提供信号。随着微生物群的存在，这些T细胞以抗原特异性的方式增殖并引起结肠炎症。然而，在MyD88和几个TLR缺陷小鼠模型中观察到了异常的正常甚至增加的T细胞稳态增殖。最近，Eri等已经表明，转移到无胸腺小鼠中的常规T细胞将增殖和分化成独特的T细胞。程序性死亡分子-1（programmed death-1，PD-1）＋CXCR5（CXC chemokine receptor type 5）/DIM T细胞亚群，作为辅助性滤泡（follicular helper，TFH）T淋巴细胞促进B细胞产生自身抗体。抗生素耗尽共生微生物可抑制分化，改善系统性自身免疫。总的来说，该微生物在淋巴细胞减少症诱导的自身免疫中扮演着不可或缺的角色，其详细的机制至今并不明确。

TLR也能影响适应性免疫应答。TLR可上调MHCⅡ类分子并增强CD4＋辅助性T淋巴细胞的抗原呈递。TLR还可以增加抗原呈递细胞中共刺激分子CD80、CD86和CD40的表达，从而有利于T淋巴细胞活化和分化。库普弗细胞表达除TLR-5外的所有TLR，它们是肝内对TLR配体应答的原代细胞。通过库普弗，TLR也能影响适应性免疫应答。树突状细胞和巨噬细胞表达的TLR细胞产生促炎性细胞因子、趋化因子和活性氧，可促进肝脏炎症与先天性和适应性免疫应答。肝细胞、胆管上皮细胞（biliary epithelial cells，BEC）、肝星状细胞（HSC）和窦状上皮细胞也表达TLR，但只有HSC通过TLR-9表达TLR1。细胞因子谱塑造构成免疫介导的应答的T淋巴细胞亚群，并且受微环境内配体激活的特定TLR的影响。TLR-4和TLR-9的激活促进IL-12的释放，并有利于促炎症的1型细胞因子途径。TLR-4还诱导IL-23的分泌，促进促炎性Th 17淋巴细胞的扩增和存活。相反，TLR-2的激活有利于产生IL-10和IL-13，从而促进抗炎2型细胞因子应答。来自革兰阴性菌的LPS是激活TLR-4的主要配体，细菌和病毒基因组中未甲基化的Cp G序列激活TLR-9。HCV、CMV和HSV的病毒蛋白是激活TLR-2的关键配体。TLR-2、TLR-5、TLR-7和TLR-8由CD4＋T淋巴细胞表达，激活这些TLR的配体（病毒蛋白、鞭毛蛋白和单链核糖核酸）可直接激活记忆淋巴细胞并刺激其增殖。天然存在的Treg表达TLR-2、TLR-5和TLR-8，它们也可以被病毒和细菌组分直接激活。TLR还可以通过识别诱导IL-6分泌的微生物产物来阻断Treg的抑制作用。病原体特异性适应性免疫应答是有利的，可以加强防御机制。微生物元件可以通过TLR调节固有免疫和适应性免疫应答，并通过调节细胞因子谱或直接通过影响免疫细胞增殖间接影响免疫的稳态。TLR-4是HSC增加细胞外基质的一个重要信号通路。趋化因子和黏附分子的产生是由活化的TLR-4介导的HSC，炎症和免疫细胞对肝脏的化学吸引刺激了纤维化过程。TLR-4信号通路还通过下调TGF-β受体内源性抑制剂的产生而促进TGF-β的激活。此外，TLR-4信号可下调抑制胶原转录的micro RNA分子。TLR-4基因的多态性可能影响TLR-4对LPS的应答。LPS诱导的NF-κB激活的信号通路可能被破坏，促炎性细胞因子TNF-α和β干扰素的产生可能降低。在这种情况下，遗传变异可能影响TLR-4对微生物配体的应答和进展性肝纤维化的倾向。涉及TLR-4、MyD88和NF-κB的信号通路参与了多发性肝脏疾病的进展。肠源性内毒素在肝纤维化动物模型和肝硬化患者的全身和门静脉循环中的浓度增加。其他TLR可响应不同的微生物配体并影响淋巴细胞亚群。