昆虫肠道防御及微生物稳态维持机制

在长期的进化过程中,昆虫形成了独特的肠道防御系统,主要由物理屏障和免疫系统共同作用来抵御外来微生物的入侵。如大部分后生动物一样,昆虫肠道上皮细胞无时无刻不与微生物接触,其种类从有益的共生菌、随食物进入的微生物到影响宿主生命的病原菌。在这样一种复杂的环境中,为了实现防御肠道病原微生物的同时又能维持共生微生物稳定的目的,宿主肠道上皮细胞必须在免疫应激和免疫耐受之间保持一种稳态平衡。Duox-ROS免疫系统和免疫缺陷(immune deficiency,Imd)信号通路作为肠道免疫反应的基本途径,必然参与调节此过程。本文从昆虫肠道防御组成、肠道免疫信号通路作用分子机制以及肠道免疫系统在肠道微生物群落稳态维持中的作用的最新研究进展进行综述。     

昆虫肠道微生物的研究进展和应用前景

昆虫肠道的独特结构和理化性质为多种多样的微生物定殖提供了特殊环境,肠道微生物的群落组成与宿主昆虫的生长发育、代谢繁殖等生命活动密切相关。种类丰富多样、生态位分布广泛的昆虫体内含有大量特化的肠道微生物群落,经过长期协同进化形成的共生关系具有多方面无可替代的优势。这种相对稳定的共生关系对昆虫整个生命周期具有极其重要的作用,肠道微生物不仅为宿主提供重要的营养物质、协助消化食物、提高宿主防御和解毒能力,还影响宿主昆虫的寿命、发育周期以及交配与繁殖能力等。同时,昆虫肠道微生物在农业、生态、医药以及能源环保等多个学科领域也显示出了巨大的应用前景。本文就昆虫肠道微生物群落的多样性、功能和影响肠道微生物生存因素,以及应用前景等方面进行综述,讨论了昆虫肠道微生物的最新研究进展。     

肠道微生态与定植抗力

分子生物学技术的研究表明,肠道微生物群落无论是亚种或菌株水平有极大的多样性,宿主与微生物之间相互选择,构成了一个相对稳定的超级生物体.由于微生物群落是由多种细胞系组成,细胞间或细胞与宿主之间有信息交流能力,在宿主的营养、免疫和代谢中有重作用.肠道微生物定植抗力机制还未完全清楚,但至少有三种机制认为:(1)正常肠道微生物的代谢物可直接抑制致病菌的生长;(2)正常肠道微生物的生长可以竟争性的消耗掉致病菌所需的营养物质;(3)正常肠道微生物可诱导或刺激宿主的先天和后于的免疫反应.     

肠道微生物群落与炎症性肠病关系研究进展

目的炎症性肠病（IBD）包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC）,以持续性肠道非特异性炎症为特征,通常反复发作、迁延不愈,临床上仍无特效性的治疗手段。IBD确切的发病机制尚不清楚,涉及免疫、环境及遗传等因素,这些因素共同诱导肠道炎症、黏膜损伤和修复。肠道微生物群落及其代谢产物、宿主基因易感性及肠道黏膜免疫三方面共同参与了IBD的发病机制。本文从消化道微生态角度出发,对目前IBD相关的肠道微生物群落研究现状、宿主-微生物间免疫应答及益生菌治疗等内容进行探讨。     

病毒感染对宿主肠道微生态的影响

肠道菌群对宿主免疫系统的建立和发育起着重要的作用,与宿主的生理、病理等密切相关,对机体抗病毒作用具有一定的影响。病毒感染影响宿主肠道微生物群落,进而影响宿主机体营养物质的代谢及细胞免疫功能。本研究着重综述病毒感染对宿主肠道微生态及免疫的影响。     

病毒感染对宿主肠道微生态的影响

摘要：肠道菌群对宿主免疫系统的建立和发育起着重要的作用,与宿主的生理、病理等密切相关,对机体抗病毒作用具有一定的影响。病毒感染影响宿主肠道微生物群落,进而影响宿主机体营养物质的代谢及细胞免疫功能。本研究着重综述病毒感染对宿主肠道微生态及免疫的影响。     

低氧暴露对大鼠肠道微生物群落的影响

【背景】低氧暴露时机体会对物质的吸收和代谢作出调整,以维持自身的能量需求。肠道微生物参与了宿主众多生理过程,尤其在宿主消化、代谢、免疫等多方面发挥了重要作用。而目前对于低氧暴露过程中宿主肠道微生物群落结构和功能的动态变化,以及这些变化与宿主习服低氧之间的关系则少有报道。【目的】研究大鼠暴露于低氧环境后其肠道微生物群落的结构和多样性,探讨低氧暴露对宿主肠道微生物群落的影响,以及肠道微生物群落的变化与宿主代谢之间可能存在的关系。【方法】分别收集低氧暴露1、7、14、21和28 d的实验组(模拟海拔4 500 m)和对照组(43.5 m)的SD大鼠粪便样品,通过IlluminaHiSeq测序平台对样品进行16SrRNAV3-V4区测序,利用Uparse、Qiime、LEfSe和PICRUSt软件分析肠道微生物群落结构、丰度、多样性、组间差异,并利用KEGG数据库对肠道微生物的功能进行预测。【结果】不同低氧暴露时间组和对照组SD大鼠肠道微生物群落特征具有明显差异。低氧暴露组SD大鼠的肠道微生物群落中拟杆菌门(Bacteroidetes)、拟杆菌目(Bacteroidales)、拟杆菌科(Bacteroidaceae)、普氏菌科(Prevotellaceae)、普氏菌属(Prevotella)和普氏菌种(copri)的相对丰度较高且具有统计学意义。相应时间的对照组SD大鼠肠道微生物群落中瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、梭菌纲(Clostridia)和梭菌目(Clostridiales)等相对丰度较高且具有统计学意义。功能预测发现遗传信息处理和代谢相关通路在低氧暴露组SD大鼠肠道微生物中明显富集。【结论】低氧暴露过程中SD大鼠肠道微生物群落结构和多样性呈动态变化,碳水化合物代谢相关菌群(普氏菌和拟杆菌)明显增加,可能参与了宿主能量代谢调整,有利于机体对低氧环境的习服。     

天然免疫系统与新生隐球菌感染

天然免疫系统是宿主免疫防御体系中对抗微生物侵染的第一道屏障。天然免疫细胞通过模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs)识别外源微生物及其成分,其中NOD样受体(NOD like receptors,NLRs)是定位于细胞内的一类PRRs。NLRP1、NLRP3和NLRC4等NLRs家族成员可以形成叫做炎症小体的分子复合体,介导炎症因子IL-1β和IL-18的成熟。目前已经确定多种炎症小体参与抗真菌的免疫反应。新生隐球菌是一种重要的条件性致病真菌,该菌主要感染AIDS等免疫缺陷患者,感染死亡率很高。目前,人们对天然免疫系统抗新生隐球菌的机制有了一定的了解。该文将对宿主抗新生隐球菌的天然免疫机制进行总结。     

小肠的天然性免疫系统

小肠是人体内营养物质的消化吸收器官,同时又是共生菌、寄生虫和致病菌的宿主场所。小肠的黏膜层构成小肠的天然性防御屏障,它通过分泌、产生各种天然性免疫分子限制共生菌、清除致病菌和其他病原性微生物。因此小肠又是人体内一个非常重要的免疫器官。主要介绍小肠中的一些天然性免疫分子,以及天然性免疫分子在控制肠道微生物中的作用。     

微生物群影响宿主抗真菌感染免疫的研究进展

<正>近年来,侵袭性真菌感染的发病率和死亡率正在迅速增加。传统抗真菌药物存在耐药性、毒性、价格昂贵等问题,给人类健康带来了巨大挑战,寻找抗真菌感染新策略迫在眉睫^[1]。值得一提的是,靶向鸟枪法高通量测序技术的发展提高了人们对身体不同部位共生微生物群(microbiota)多样性的理解,使微生物群不再狭义局限于共生细菌,共生真菌也成为其重要组成部分^[2]。随之而来的大量研究表明微生物群是影响宿主健康和疾病(尤其是感染类疾病)的关键因素,主要原因在于其对宿主免疫系统的功能有不可忽视的作用^[3-4]。其中,微生物群-宿主免疫-病原真菌之间相互作用的研究为侵袭性真菌感染的治疗提供了许多新见解。本文对人体微生物群的组成以及微生物群影响宿主抗真菌感染免疫的研究作一综述。     

单胃动物肠道微生物菌群与肠道免疫功能的相互作用

动物胃肠道栖息着大量的微生物,这些微生物及其代谢产物在营养、免疫等方面对宿主的健康有重要的意义。近年来研究发现肠道微生物与免疫系统间存在密切的交流和互作机制,尽管肠道共生菌具有定植抑制效应,但肠道微生物也可通过其特定组分刺激免疫细胞如Tregs细胞、Th17细胞的分化,肠道菌群的紊乱可能导致细菌移位、肠道屏障功能损伤,影响机体健康。宿主免疫系统可通过分泌多种免疫效应因子如MUC、sIgA、ITF、RegIIIγ、α-防御素等调节肠道微生物的分布和组成,调节肠道菌群的稳态。本文综述了单胃动物肠道微生物菌群的组成,深入探讨了肠道微生物菌群与动物肠道免疫功能之间的相互作用。     

人体肠道微生物多样性和功能研究进展

人体肠道中庞大而复杂的微生物群落对人体自身代谢表型有深远的影响.肠道微生物群落在亚种或菌株水平上表现出极大的多样性.利用微生物分子生态学、元基因组学和代谢组学研究方法,发现肠道微生物与宿主表现出共进化的特点,肠道微生物群落及其基因组为宿主提供了互补的遗传和代谢功能,表现出互惠共生关系.但是,肠道微生物群落中影响宿主代谢表型的关键功能菌鉴定及其作用模式问题仍然悬而未决,综合运用多种高通量研究方法和多维数据分析方法可能成为解决这个问题的突破口.     

病原微生物与巨噬细胞凋亡

病原微生物与机体细胞间的相互关系一直是一热点问题,病原微生物之所以成为病原,一定有其成为病原的理由。不论是细菌、真菌、病毒,还是其代谢产物大都能诱导宿主细胞,特别是免疫系统中某些细胞(如巨噬细胞)凋亡,这也许为其抵抗机体免疫系统的免疫防御及免疫监视,以便在宿主体内生存,进而为大量繁殖开辟了一条道路。     

宿主肠道微生物群落多样性和演替分析技术的演变和发展

人或动物等宿主肠道内定植有大量微生物。但是,宿主肠道内微生物的多样性和演替一直被认为是人和动物营养研究中的黑箱（black box）。经过科学家几个世纪的研究已证实：正常微生物群是一个新的人体生理学系统;肠道微生物菌群参与宿主对营养素的消化、吸收与合成;刺激其免疫机制。近年又发现：微生物群影响宿主基因表达,可进行微生物与宿主之间的“分子对话”,例如：一个人肥胖或者苗条的倾向可能部分是由生活在肠道中的微生物群体的组成所决定的（戈登,2005）。可见,肠道微生物是未来微生态科学极其重要的研究领域。对于肠道微生物群落的分析方法主要有沿用已久的传统培养法和近年来兴起的基于基因序列的微生物分子生态学方法。     

宿主识别与应答胞质内DNA入侵的信号转导机制

固有免疫是宿主防御病原微生物入侵的第一道防线。宿主通过胚系基因编码的模式识别受体(pathogen recognition receptor,PRR)监测微生物的病原相关分子模式(病毒核酸等),迅速启动免疫应答反应。宿主自身的核酸如果错误地出现在细胞质中,也会被模式识别受体识别,引发自身免疫疾病。STING(stimulator of interferon genes)是最近鉴定出的内质网接头蛋白,可以动态监控细胞内DNA以及环二核苷酸(cyclic dinucleotides,CDNs)的异常存在,发挥承上启下的抗微生物感染的枢纽功能。该文概述STING介导的细胞信号通路前沿进展,并对有待突破的科学问题作出展望。     

抗菌肽构效关系及其表达策略研究进展

抗菌肽(antim icrobial peptides)是一类具有抗菌活性短肽的总称,广泛分布于原核生物与包括人类在内的真核生物体内,是宿主免疫防御系统中的重要组成部分。研究表明,抗菌肽除具有抗病毒、抗细菌、抗真菌作用外,还具有抗肿瘤作用。现从抗菌肽的结构特点与抗菌机制出发,对其构效关系及表达策略进行综述。     

病原菌操控宿主固有免疫细胞以求生存的机制研究进展

在急性感染和传统感染模式中,宿主利用固有免疫机制应对一系列病原体的入侵。然而,一些病原菌可以成功逃避、抑制或颠覆免疫检测、信号转导或有效杀伤。该文就病原菌如何操纵宿主细胞的防御功能,调节胞内杀伤、信号转导,破坏固有免疫系统受体间分子信号的交联作用,并最终使微生物在宿主体内适应性生长、持续感染等方面作一综述。     

叶际微生物与植物健康研究进展

叶际微生物与植物有着密切的联系,对宿主生物多样性的维持、群落的稳定和生态系统的功能具有重要意义。随着分子生物学技术的快速发展,叶际微生物与植物的关系及对宿主健康的影响是近年来热点领域之一。基于明确定义的叶际概念,综述了叶际微生物群落结构、驱动因素及其与植物健康的关系,强调了叶际微生物的机遇性以及调控群落驱动因素在未来叶际微生物研究中的重要地位。加深对叶际微生物的认知,有利于实现农业微生物的功能最大化,以期为提高植物产量提供参考。     

宿主遗传背景与肠道微生物互作研究进展

“微生物”这一名词指非常小的生物，如古菌、细菌、原生生物、真菌和病毒，肠道“微生物组”表示的是肠道微生物集合体。它们实际上共享宿主的身体空间，但作为宿主健康和疾病的决定因素却几乎被忽视。作为信息的集合，微生物组包括微生物的基因组数据、结构元件、代谢物和环境条件。最近对肠道微生物组的研究表明，微生物群落在维持宿主稳态和调节宿主表型上发挥着重要作用。随着包括二代测序(next-generation sequencing, NGS)在内的新技术的出现以及微生物群落序列谱等深入测定技术出现，人们对肠道微生物组与宿主遗传背景之间的关系有了许多见解。本文通过肠道微生物组学的概述，基于全基因组关联分析技术建立肠道微生物组学与宿主遗传之间联系，并对宿主遗传学与肠道微生物组的关系及未来发展前景进行探讨。     

共生微生物组对宿主免疫稳态的调控作用

宿主皮肤、口腔以及胃肠道的大量共生微生物组与宿主免疫系统互相作用,对于维持宿主的能量代谢、免疫稳态和多种疾病的发生和发展都有重要影响。定植于宿主体表的共生微生物组既可以帮助消化食物、合成维生素,又可以引起过敏反应和炎症感染。因此,通过研究共生微生物组和宿主免疫系统之间的对话交流,可以明晰宿主免疫系统维持共生微生物组的生态平衡的作用机理,进一步明确共生微生物组调节宿主免疫稳态的分子机制,对于探索共生微生物引起的多种免疫相关性疾病的病理基础和治疗方式具有重要意义。