生活使早期的腸道微生物生態相多元性決定長期的免疫球蛋白 E 的表達情形

Julia C., Yasmin Kr, Madeleine W., Markus B. G. and Kathy D. M. Cell.

 Host & Microbes. 2013. Vol. 14, 559-570.

講者:陳薇稜                               時間: 14:00~15:00, Oct. 8, 2014

評講老師: 陳振暐 老師    地點: 醫學院 601 教室

摘要:

新生兒暴露在微生物菌叢相，深刻地影響了哺乳類個體的免疫系統發育。然而公衛環境改善，使得菌叢相變的單一，造成過敏以及自體免疫疾病有逐年增加的趨勢。高度表達的免疫球蛋白 E (IgE) 在異位性過敏疾病的致病機轉中扮演著角色。正常的 IgE 受到免疫調節網絡調控，像是 T 與 B 淋巴球交互作用，刺激 B 淋巴球進行抗體種類轉換，這樣的過程恆定讓 IgE 維持在一個較低表現的層次。在先前的研究中指出無菌鼠的 IgE 出現過度表達的 IgE ^[1]，作者認為這樣的結果可能是缺乏多元的菌叢相才導致不正常的 IgE 表達。首先，作者假設菌叢相在免疫調節網絡中扮演了 IgE 表達的重要調控角色，透過無菌鼠模擬缺乏腸內菌叢相時的 IgE 表達，發現確實無菌鼠的 IgE 階層比起一般正常腸內菌叢向的老鼠有較高的表達，另一方面作者開始探討產生 IgE的來源組織以及細胞。透過分析代表抗體種類轉換的基因: eGerm-line transcript (eGLTs) 探討 IgE 的來源組織，在培氏斑塊 (Peyer's patch; PP) 以及腸系膜淋巴結 (mesenteric lymph nodes, MLN)，發現主要產生 IgE 的是 PP，而非脾臟組織。接下來作者利用流式細胞儀偵測產生 IgE 的 B 細胞以及刺激 B 細胞的 T 細胞，在無菌叢的環境下，其細胞會如何交互作用。發現在無菌鼠的 B 與 T 細胞是透過 MHC II 或 IL-4 誘導細胞產生過度的 IgE 層次。接著作者透過缺乏抗原呈現的分子 MHC II 的 Rag1^-/-  無菌鼠進行負向實驗，結果發現菌叢相不是透過 MHC II 或 CD40 的路徑，而是透過 CD4⁺ T 細胞以及 IL-4 的條件下調控 IgE 表達的恆定。然而，確認菌叢相的調控路徑後，作者接著探討菌叢相影響免疫系統的時間點以及探討有哪些重要的菌種參與 IgE 的表達。作者利用同籠飼養正常菌叢相老鼠的方法回補無菌鼠的腸內菌叢，發現在幼鼠時期回補菌叢相，該無菌鼠的 IgE表達可以回到正常階層且維持一輩子，而超過 12 週大的成鼠會延續幼年時期的 IgE 表達情況至老，並且分析到 IgE 主要是肥大細胞分泌的。更進一步的分析回補菌叢相的老鼠有哪些種類的菌常駐在腸道內，發現菌叢相越多元的個體，其 IgE 層級表達越正常。說明了老鼠在早期的微生物菌叢相多樣性，會決定個體一輩子的 IgE 表達情況。接著作者根據這項結果分析菌叢相與疾病的關係，發現無菌鼠對於口服刺激的系統性致敏有較明顯的感受性。總結本篇研究指出早期的腸胃道菌叢相多樣性，在個體的生活使早期便會決定終生的 IgE 層級的表達情況。

文獻:

1.  Herbst, T., et al. 2011. Dysregulation of allergic airway inflammation in the absence of microbial colonization. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 184, 198-205.