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肠道细菌有助于保护大脑免受有害病毒的侵害

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发表于 2019-8-7 05:17:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
越来越多的研究表明,中枢神经系统的病毒感染与许多慢性神经和精神疾病的发病有关。阿尔茨海默病、帕金森症和多发性硬化症在某种程度上都与中枢神经系统病毒感染有关。最近,发表在《eLife》杂志上的新研究描述了病毒感染、神经退行性疾病、肠道菌群和我们的免疫系统之间的新关联。研究表明,肠道微生物产生的某些代谢产物能够激活免疫细胞,摧毁大脑和神经系统中的有害病毒;肠道菌群紊乱可能导致中枢神经系统内病毒复制失控,从而导致神经病变加重。



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我们的身体携带有数以万亿计的细菌、真菌和病毒,形成了我们所熟知的微生物群落。这些微生物非但不会造成伤害,反而在许多方面有益于我们的健康。大多数共生微生物生活在我们的肠道中,越来越多的证据已经表明,肠道微生物可以影响我们的中枢神经系统的功能和发育。
多发性硬化症是一种对神经细胞造成渐进性损害的疾病,当免疫系统攻击保护神经元的绝缘鞘时,就会出现这种疾病,慢慢导致瘫痪。在过去几十年里这种疾病变得越来越常见。大脑或脊髓中的病毒感染被认为是引发这种疾病的原因之一。一些科学家认为,我们饮食方式的改变、卫生条件的改善或抗生素使用的增加,可能会导致生活在人体内部有益细菌的有害变化,增加多发性硬化症和其它相关疾病的风险。
现在我们知道,生活在我们肠道中的各种细菌似乎与我们的免疫系统有着根本的联系。肠道微生物可以指导调节性和炎症性免疫细胞的发育,帮助限制病毒在黏膜部位的复制。然而,肠道菌群在帮助抑制某些病毒感染的同时,也有研究表明似乎也能增强其它某些病毒的传染性。因此,在病毒感染过程中肠道菌群的贡献可能对每种病毒都是不同的,并且可能由感染的部位所决定。



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上周,我们介绍过,抗生素可以显著破坏我们的肠道菌群,增强流感病毒感染的传播(参考:健康的肠道细菌可帮助抵御流感,滥用抗生素会增加病毒感染风险)。我们也知道,在肠道中,微生物群落可以帮助免疫系统对抗有害微生物。那么,肠道微生物是否在中枢神经系统中发挥同样的作用呢?它是否可以改变中枢神经系统对病毒的免疫反应,又是否会影响病毒导致的破坏程度呢?
为了了解这一点,研究人员观察了小鼠肝炎病毒的影响,这种病毒可以感染小鼠神经系统细胞,导致类似于多发性硬化症的症状,表现为瘫痪以及神经元保护层受损。
研究人员比较了那些拥有健康肠道菌群的小鼠、无菌小鼠或抗生素清除肠道细菌的小鼠对这种病毒的反应。无菌小鼠或接受抗生素处理的小鼠对肝炎病毒的免疫反应明显减弱,无法清除病毒,最终表现出更严重的神经退化症状,包括瘫痪;而那些拥有正常肠道细菌的小鼠则能更好地抵御病毒。



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中枢神经系统的病毒感染对免疫系统在控制和消灭入侵病原体方面提出了独特的挑战。中枢神经系统的常驻细胞通常是感染的目标,在诱导独特的促炎信号方面起着关键作用,这些信号的功能是吸引病毒特异性淋巴细胞进入中枢神经系统。因此,抗原特异性淋巴细胞浸润在从受感染的细胞中清除病毒的同时,应该尽可能的减少对宿主造成的长期损害。
小胶质细胞是中枢神经系统的免疫细胞,具有宿主防御和组织稳态的功能。尽管小胶质细胞位于中枢神经系统内,但是已经有研究表明它们受到肠道菌群的影响,宿主的肠道微生物持续控制中枢神经系统小胶质细胞的成熟和功能。有趣的是,在本研究中,与拥有健康肠道菌群健康小鼠相比,无菌小鼠和使用抗生素破坏肠道菌群的小鼠大脑中的小胶质细胞活性也较低。
那么,肠道细菌是通过何种机制增强中枢神经系统中的小胶质细胞活性的呢?实验显示,一种特殊的免疫信号蛋白TLR4似乎是这一过程的关键。为了证实小胶质细胞活性可以通过来自肠道菌群的TLR4信号得到增强,研究人员将一种TLR4配体补充给受病毒感染、肠道菌群被破坏的小鼠。令人惊讶的是,这些小鼠的神经系统确实得到了保护,病毒对神经系统的损伤确实有所减轻。因此,小胶质细胞的稳态激活依赖于TLR4信号,小胶质细胞内TLR4信号的破坏会导致病毒引起的临床症状增加。肠道免疫刺激可以影响小胶质细胞功能,从而防止病毒感染后中枢神经系统的损伤。



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总而言之,来自肠道微生物的信号足以启动中枢神经系统内的小胶质细胞,通过小胶质细胞的TLR4信号来帮助抑制病毒复制。由于抗生素的使用增加和卫生条件的改善,导致接触微生物的机会减少,这也被认为是导致一些神经系统疾病显著增加的原因之一。失去了来自肠道菌群的免疫刺激,导致中枢神经系统内病毒感染后病毒的复制失控,从而导致神经病变加重。因此,失去保护性的常驻微生物可能导致中枢神经系统功能障碍。
肠道微生物通过激活中枢神经系统免疫细胞中的特定通路来保护受感染的小鼠免于瘫痪。肠道微生物发出的信号对于快速清除神经系统中的病毒、防止多发性硬化症等造成的损害至关重要。适当的微生物刺激对中枢神经系统的稳定发育和神经系统健康至关重要。抗生素通常被用于预防感染,然而越来越多的研究发现,不恰当的使用抗生素反而可能增加感染的风险。维持健康且多样化的肠道菌群是预防感染的关键,抗生素会破坏肠道菌群的健康,在服用抗生素以后,采取措施恢复健康的菌群也是十分有必要的。
图片均来自网络


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