Microbiota regulates immune defense against respiratory tract influenza A virus infection

Takeshi Ichinohe et al.( 2011). Proc Natl Acad Sci U S A 108, 5354-5359.

Speaker: Chan-Yi Su (蘇展儀)                              Time: 14:00~ 15:00, Dec. 28, 2011

Commentator: Dr. Lien-I Hor (何漣漪老師)       Place: Room 601

作者想要去探討在Influenza virus感染時，人體內原本存在的常在菌(microbiota)是否會去影響對抗Influenza virus感染時的immune response。首先作者先利用antibiotic treated的方式，建立一個microbiota組成被改變的modle。之後利用Influenza virus感染，觀察antibiotic treated的mice與wild type之間的immune response是否有差異。從圖一中可發現，經過antibiotic treated的mice體內對抗Influenza virus感染的immune response，不論是serum Ab或者是T cell的response皆下降，因此作者進一步去探討其中的原因。

作者從實驗中發現不論是在近端(鼻腔內)還是遠端(直腸內)打入LPS皆能回復原本Influenza virus感染時，因常在菌改變而造成的免疫能力下降。另外也發現microbiota能提供訊號誘導pro- IL-1β及pro- IL-18的mRNA表現。除此之外，作者也發現，當inflammasome活化時，能誘導dendritic cell從肺部移到mLN (mendiastinal LNs)。

在此作者做個總結，在腸道內的常在菌透過分泌一些peptides，而影響呼吸道的TLR，進而產生signal 1影響核內的DNA轉錄出pro- IL-1β及pro- IL-18。另外在其他的文獻中有指出Influenza virus感染時，會藉由病毒套膜上的M2 ion channel影響到核內的高基氏體上的氫離子通道改變，而有signal 2的產生。signal 2誘發inflammasome而活化caspase-1，活化的caspase-1切割pro- IL-1β及pro- IL-18，使IL-1β及IL-18成熟。成熟活化的IL-1β和IL-18能活化dendritic cell。促使肺部dendritic cell移置mLN誘發dendritic cell活化naïve的T cell，而使的adaptive immunity產生對抗Influenza virus的感染。

References

1.      Hooper, L.V., and Gordon, J.I. (2001). Commensal host-bacterial relationships in the gut. Science 292, 1115-1118.

2.      Willing, B.P., Russell, S.L., and Finlay, B.B. (2011). Shifting the balance: antibiotic effects on host-microbiota mutualism. Nat Rev Microbiol 9, 233-243.