腸道正常菌叢產生的丁酸誘導結腸內調節T細胞的分化

Yukihiro Furusawa, Yuuki Obata, Shinji Fukuda, et. al.

Nature 2013 December; 504: 446–450.

Speaker: Yi-Wen Liu (劉怡彣)                                             Time: 13:00~14:00, Sep. 24, 2014

Commentator: Dr. Jenn-Wei Chen (陳振暐 老師)              Place: Room 601

摘要

        過去許多研究指出，腸道正常菌叢能夠透過調控結腸內調節T細胞(T_reg cells)的分化影響黏膜免疫系統，無菌小鼠(germ-free mice, GF)也被證實通常會有盲腸較大的情形，那是因為水和膳食纖維(hydrated dietary fibre)的累積所導致，在接種了抗三氯甲烷細菌(chloroform resistant bacteria, CRB)之後，小鼠的盲腸即可恢復正常大小，而CRB產生的膳食纖維代謝產物會調控調節T細胞。在本篇文章中，作者發現餵食了高膳食纖維的小鼠其周邊調節T細胞(peripherally generated T_reg cell)群的表達量顯著提升；接著，作者發現餵食高膳食纖維的小鼠體盲腸內的短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids , SCFAs)含量比餵食低膳食纖維的小鼠高，在這些SCFAs中，以丁酸最能大量誘導Foxp3⁺細胞的產生。為了確認丁酸對誘導調節T細胞的作用，餵食無特定病菌的小鼠(specific pathogen-free mice, SPF)經過修改的含丁基高直鏈澱粉玉米澱粉(butylated high-amylose maize starches , HAMSB)，增加腸腔內的丁酸水平，發現結腸內的調節T細胞數顯著上升。然而，僅給予HAMSB無法使無菌小鼠的調節T細胞數量上升，顯示腸道正常菌叢的存在是誘導調節T細胞產生的先決條件。進一步探討發現，丁酸會增強Foxp3基因座的啟動子和增強子區域組蛋白H3的乙酰化(acetylation)。最後，作者證實了丁酸誘導調節T細胞改善了過繼轉移(adoptive transfer) CD4⁺ CD45RB^hi T 細胞的Rag1^-/-小鼠結腸炎情形。總而言之，這些發現連結了丁酸以及腸道正常菌叢介導誘導有功能的調節T細胞，提供一個將丁酸用於治療的新途徑。

參考文獻

1.     Itoh, K. & Mitsuoka, T. 1985. Characterization of Clostridia isolated from faeces of limited flora mice and their effect on caecal size when associated with germ-free mice. Lab. Anim. 19, 111–118.

2.     Thornton, A. M. et al. 2010. Expression of Helios, an Ikaros transcription factor family member, differentiates thymic-derived from peripherally induced Foxp3⁺ T regulatory cells. J. Immunol. 184, 3433–3441.