Science：腸道免疫系統與營養的關系竟是如此密切！

　　腸道是最大的細胞生態系統，幫助機體從環境中獲取營養物質。哺乳動物的腸道包括小腸、大腸和直腸，而大量工作都是在小腸內進行的。在與外部世界的不斷接觸中，小腸既是威脅生命的病原體和毒素的入口，又是吸收維持生命營養物質的場所。為了應對復雜和不斷變化的環境，小腸“來者不拒”，既要平衡營養吸收，又要兼顧宿主防御功能。而且，是真正的“007”工作制（0點到次日0點，一周7天不休息）。對于食肉動物和食草動物還好，它們的消化系統組織不同，都已經適應各自特殊的飲食結構；而對于具有最復雜系統的雜食動物，小腸的復雜工作是如何運作的？北京時間3月19日，發表在《Science》上的一項最新研究中，來自美國耶魯大學和霍華德休斯醫學研究所（HHMI）領導的研究團隊闡述了腸道免疫系統在這些關鍵過程中的核心作用：不僅要抵御病原體，還得調節攝入的營養物質。沒想到吧！免疫系統與營養的關系竟是如此密切。這項研究為理解這種相互作用是如何運作的奠定了基礎，也為開發對抗代肥胖癥和糖尿病等謝性疾病帶來了新的可能。

　　也就是說，對于雜食動物來說，小腸平衡營養吸收和宿主防御功能這兩項工作是異常艱巨的，因為飲食在每天、每個季節和發育的時間尺度上都會發生變化。這種多樣化飲食與食肉動物和食草動物形成了鮮明的對比。盡管雜食者的胃腸道組織中已經進化出固定形態的適應性，以促進限制性飲食中營養物質的有效吸收，但終其一生仍要不斷適應來自不同食物源的變化，包括與攝入的毒素、腸道病原體和共生微生物的相遇。因此，雜食性的生活方式不得不讓胃腸道動態適應這些變化。在這項研究中，研究人員研究了參與常量營養素消化和吸收的酶和轉運體是如何隨飲食而調節的。它們設計了僅在蛋白質和碳水化合物的比例上不同的特殊動物飲食，并評估了給小鼠喂食這些飲食后胃腸道的基因表達變化以及全身的代謝情況。此前關于腸道防御寄生蟲和微生物病原體的研究表明，腸上皮細胞和淋巴細胞之間的相互作用協調組織對腸道感染的反應。基于這些發現，研究人員推測營養物質處理機制的調節可能涉及組織駐留淋巴細胞和腸上皮細胞之間的協調。此外，還有研究顯示，腸上皮細胞的重塑發生在對某些感染的反應期間，這也可能是其適應不同營養物質的基礎。研究人員發現，喂食高碳水化合物飲食的小鼠表現出特殊的腸上皮細胞亞群的頻率變化。這表明，在腸細胞內存在著功能特化，碳水化合物轉錄誘導了腸上皮重塑。用高碳水化合物飲食喂食小鼠僅5天后，上皮重塑就迅速發生。出乎意料的是，這一過程涉及一組特定的免疫細胞γδT細胞。γδT細胞是一種富集在屏障表面的淋巴細胞群，具有抗感染和抗腫瘤作用，以防御宿主屏障而聞名，但其生物學機制仍然鮮為人知。

　　研究人員還發現，被稱為白細胞介素-22

　　（IL-22）的特異性免疫系統信號分子，在抵抗細菌病原體（例如引起食物中毒的病原體）中發揮著關鍵作用。當存在病原體時，IL-22似乎也阻止了消化系統中某些營養物質的吸收。在一系列實驗中，研究人員發現，γδT細胞可以抑制小鼠中IL-22的表達，并使上皮細胞激活消化酶和營養轉運蛋白。這項新研究證明了腸道淋巴細胞在調節組織對膳食營養反應中的作用，并表明淋巴細胞-上皮回路和上皮重塑代表了腸道適應環境變化的一般特征。通過在細胞和分子水平上將營養和屏障功能聯系起來，這些適應性使得這個復雜的組織能夠調整營養吸收和宿主防御之間的平衡，以應對環境變化。

　　此外，由于細菌感染會導致IL-22的表達并抑制營養的吸收，因此該研究結果也為某些不發達地區人口營養不良提供了新見解。此外，這項研究也為開發對抗肥胖癥和糖尿病等高發代謝疾病提供了新途徑。