JEV：肠道菌群如何通过囊泡在人体内影响其他器官的功能？

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JEV：肠道菌群如何通过囊泡在人体内影响其他器官的功能？
肠道中的细菌将其广泛的生物分子包装在小囊泡中，这些囊泡通过血流输送到身体的各个器官，甚至被大脑中的神经细胞吸收和处理。现在，来自德国歌德大学、埃尔兰根-纽伦堡大学和旧金山加利福尼亚大学的研究人员团队合作，首次证明了这一点。他们新建立的研究方法，有助于更好地了解肠道细菌对疾病的影响，并可以帮助创新药物或疫苗递送的开发。

图：在转基因小鼠的大脑中，两个神经细胞发出红色光，这些因为它们吸收了来自肠道细菌的含有功能性蛋白质的囊泡。蓝色信号为脑组织中其他细胞的细胞核。（照片来源Stefan Momma）​在人体内，细菌占多数——据估计，人体内的人细胞和细菌细胞的数量比为1比1.3。我们的细菌在遗传多样性方面相应地优于我们人体。所有肠道细菌——肠道微生物群——的基因数量是人类的150倍。肠道菌群的代谢产物对我们的身体有多种影响，例如，肠道菌群调控我们的免疫细胞并促进免疫细胞成熟，控制体内的代谢过程以及肠粘膜细胞自我更新的频率。微生物组组成的变化极有可能导致疾病的发展和进程，例如神经系统疾病或癌症。 细菌代谢物通过直接接触作用于肠粘膜细胞。然而，尚未解释这些细菌物质如何传播到肝脏、肾脏或大脑等外周器官。研究人员认为，细菌在正常生长过程中或作为对压力的反应释放囊泡到环境中，这些囊泡充满了细菌脂质、蛋白质或遗传性 RNA 分子并作为运输工具。由歌德大学神经科学中心的Stefan Momma 博士、埃尔兰根-纽伦堡大学的Claudia Günther 教授和加利福尼亚大学的Robert Raffai 教授领导的国际研究团队现已在小鼠身上研究了细菌如何在小鼠体内通过释放囊泡传播其代谢产物。为此，研究人员在小鼠肠道中定植了大肠杆菌，大肠杆菌产生了一种特定类型的基因剪刀 (Cre)，并通过囊泡将其释放到环境中。小鼠细胞含有红色荧光蛋白的基因，该基因可以被Cre基因剪刀激活，即Cre/LoxP系统。结果显示，在随后对小鼠组织的检查中发现，细菌囊泡已被肠道、肝脏、脾脏、心脏和肾脏中的单个细胞以及免疫细胞吸收和摄取。囊泡中包含的功能性Cre可以进入细胞并导致红色标记蛋白的表达。甚至大脑中的单个神经细胞也会发出红色的光信号。文章的通讯作者Stefan Momma说：“特别令人印象深刻的是，细菌的囊泡也可以克服血脑屏障，并以这种方式进入大脑——否则大脑的屏障是很难穿越的。肠粘膜中的干细胞吸收了生物活性细菌物质，这表明肠道细菌通过影响干细胞甚至可能永久改变肠道细胞的一些特性。”Momma说，荧光图像显示，这些囊泡可能通过血流分布在全身。“对从细菌界到单个哺乳动物细胞的这些通讯途径的进一步研究，不仅将提高我们对自身免疫性疾病或癌症等疾病的理解，其中微生物组显然起着重要作用。囊泡作为一种输送药物或开发疫苗的新方法，或作为指示微生物组病理变化的生物标志物，也是非常有趣的一件事情。”参考文献：Bittel M, Reichert P, Sarfati I,Dressel A, Leikam S, Uderhardt S, Stolzer I, Phu TA, Ng M, Vu NK, Tenzer S,Distler U, Wirtz S, Rothhammer V, Neurath MF, Raffai RL, Günther C, Momma S.(2021) Visualizing transfer of microbial biomolecules by outer membranevesicles in microbe-host-communication in vivo. J Extracell Vesicles10(12):e12159.