固有肠内菌对大肠粘膜特性的活化和修饰--

1、固有肠内菌对大肠粘膜特性的活化和修饰-    2004-08-08 16:05:00 关键字：  肠道菌群  大肠粘膜特性包括人类在内，在动物肠道内的每克内容物中，定植着101112的肠道细菌，其种类也是极其多样的。如今，虽然将这些复杂的微生物统称为肠道菌群，但是，关于其构成以及对机体的作用，仍有很多不明之处。可是，如同在益生菌等所见到的那样，在世界范围内，正在尝试着积极利用常居性肠道细菌，以期待着阐明肠道菌群的作用。本综述将介绍把特定的肠道细菌种单独或混合定植于由无菌动物来说的悉生动物的试验成

2、果，进而来论述肠道菌群的作用。从比较无菌动物和清洁动物(主要为大鼠)的试验成果来说，肠道菌群的存在，对于宿主动物的生理，尤其对肠道影响很大。这方面虽然受到了启发，但是还有许多基本的疑点。例如：疑点1使无菌动物肠粘膜的特征普通化所必需的细菌种是什么?如上所述，观测肠内容物、粪便中的100种以上的微生物，虽然形成肠道生态系，但是，肠粘膜的特征向普通动物型变化，是否需要如此之多种多量的肠道细菌?另外，各菌种的有用率是否相同?(根据肠粘膜各自的特征，能够充分地予测到有用的肠道细菌的菌种是不同的，所以，首先有必要特定肠粘膜的特征。)疑点2肠道菌群对小肠发挥着怎样的作用机理?迄今，在比较和研究无菌动物和普

3、通化动物过程中，绝大多数认为小肠的特征有着明显的差异。不言而喻，虽然认为对小肠的理解较大肠有所进展，但是，一般来说，小肠的肠道细菌的菌种、菌量都少。对小肠粘膜带来特征变化的肠道细菌，究竟是存在于小肠内的肠道细菌中呢?还是通过栖息在大肠内的大量的肠道细菌，间接地诱导小肠粘膜的变化呢?疑点3肠道菌群和宿主动物的结合有特异性吗?各种动物构成了各具特征的肠道菌群，用显微镜观察鼠和人类粪便菌群的涂片标本，能很容易地判断其差异。一般认为，两者的差异主要起因于梭菌属是否含有梭形菌型(Fusiform type)。但是，从分类学上，多是以种的标准表示着在肠道菌群不同种动物的构成差异。这种情况究竟是暗

4、示了宿主动物和肠道菌群的密切结合呢?还是反映了食性差异等环境要因呢?肠道菌群的构成及其宿主动物种间是否有着必然的联系?上述疑问，在影响肠道细菌种及其肠道细菌的宿主动物方面，特定其特征，如果能够正确了解其对应关系的话，则都能够很明确地搞清楚。1分节丝状体细菌的存在及其细菌学方面的性质如在疑问2所提及的那样，与大肠相比，小肠中的肠道细菌非常少。既使在内容物开始滞留的回肠部内，也仅是大肠中的千分之一的程度。但是，我们了解在多数动物种中，结合并栖息在小肠上皮细胞管腔内的肠道细菌种。在显微镜下观察到的用福尔马林固定小鼠回肠绒毛的标本，有竟达到数百微米的分节丝状细菌。这就是分节丝状菌(segmented&

5、#160;filamentous bacteria)。如果提高倍数，可以看到裂殖体进入菌体中的现象。如后所述，我们制作并解析了裂殖体细菌单独定植小鼠和大白鼠，明确了该细菌引起宿主方面的的特征、尤其修饰和活化小肠粘膜的特征。于是，首先决定该细菌的16SrRNA的碱基配列，为了划定细菌学上的应有位置，进行了系统分类。迄今，在我们的研究组和Snell的研究组中，决定了小鼠、大白鼠、猴、鸡的4种6系统动物的裂殖体细菌的16SrRNA碱基配列。一般认为裂殖体细菌间的相同性极高，形成一种自然群。虽然认为在已知的细菌种中，分节丝状菌是从梭菌属的某个种中分岔出来的，但是，从碱基置换率来看，其距离相距

6、很远，分节丝状菌以其自身形成一个独立群的想法大概是事实。Tannock等和Koopman等报答了分节丝状菌在小鼠和大白鼠之间也不能互相交叉定植，证实了系统分类的结果。其他普通细菌学性质，因不能在试管内培养，是今后待研究的课题。2无菌动物和普通化动物为了解肠道细菌的作用，比较无菌动物和普通化动物是最合适的手段。试验成果指出，二者之间，不仅在消化道，而且在全身都存在着明显的差异。本文的焦点放在肠粘膜免疫系统、尤其放在最近被重视的肠上皮细胞淋巴细胞(IEL)上，试图解析肠道菌群的成分。首先，将小鼠自身的粪便菌群强制地定植地无菌小鼠内，追踪肠道菌群形成时IEL的行迹。无菌小鼠的rTCR阳性细胞(rIE

7、L)比TCR阳性细胞(IEL)多3倍，但普通化后，IEL和rIEL的比率发生逆转，清洁化2周以后，IEL则处于优势。如果用细胞数进行比较的话，rIEL的细胞数仅有少量增加，而IEL则增加10倍以上。另外，Thy-1阳性IEL也明显增加。大约rIEL的全部和IEL的大部分为CD8阳性，其中，在IEL中有特征性的CD8的同型二聚体占50%以上。上述结果从给无菌、普通及清洁小鼠注射胸腺嘧啶核甙的类似体溴脱氧尿核甙(BrdU)，并进行连续标记时，从IEL的各亚群的BrdU标记率的变化中也能够得到证实。以上试验显示了，把握IEL和rIEL两个亚群的动态，在解析肠道菌群的效果方面，能够形成有效的参数。因此

8、，作为解析肠道菌群的第1阶段，将IEL的两个亚群的比率作为指标，来划分肠道菌群分离源的不同影响和肠道菌群。3修饰、活化小肠粘膜特征的肠道菌群分离源的影响和肠道菌群成分的划分为了评价肠道菌群对机体的作用，如前所述，以IEL特征作为指标，调查了宿主方面的应答。尤其着眼于迄今已知的将无菌鼠的盲肠尺寸缩小到清洁小鼠的大小的厌氧性有芽胞菌，将各种动物的粪便和用氯仿处理的粪便投入到无菌小鼠内。如前所述，将小鼠的IELT细胞的构成比变成清洁小鼠型，仅限于小鼠粪便菌群或用氯仿处理的粪便菌群。人和大白鼠的粪全未见效果。另外，搞清楚了该结果不单单是IEL的构成比，关于IEL的细胞障碍活性和肠上皮细胞的各种特征、盲

9、肠大小也得出同样的结果。因此，虽然是在所限定的种的范围内，但是，使小鼠肠粘膜的特征变成清洁小鼠型，暗示出是需要来源于小鼠的肠道菌群。这种情况可以推测出以前所提倡的原藉菌群的通用结果。将耐氯仿的肠道菌群在试管内用EG琼脂培养基作厌氧培养，无选择地收集100个菌落，将它们投到无菌小鼠，但其划分未发现效果，使肠粘膜特征变成普通型的肠道细菌是耐氯仿的，至少可以推测是用EG培养基不能培养的肠道细菌种。尤其在鼠的肠内容物中，所观察到的菌数和能够培养的菌数的差距是极大的，这种耐氯仿的肠道细菌，不能培养的居多，极难于进一步划分，目前尚未着手。然而，先前所介绍的粘附于小肠上皮细胞的分节丝状菌因耐氯仿(具有形成芽

10、胞的性能)，目前也尚未培养成功，是无菌小鼠普通化所必需的肠道细菌的一个侯补。从迄今的结果来看，任这种分节丝状菌单独定植的悉生动物中，除了盲肠尺寸外，我们所解析的小肠粘膜特征都变成普通化小鼠型，分节丝状菌不是单一侯补，正在成为极为有力的候补。4用悉生动物解释动物肠道菌群和宿主动物相互作用采用已经单独定植分节丝状菌的小鼠，将其粪便用生理盐水制成悬液，经口投入无菌小鼠(BALB/C)，在无菌隔离室内饲养。其后，逐时杀死，测定肠上皮细胞间淋巴细胞(IEL)的细胞数、表现型、细胞障碍活性、肠内容物的IgA量、以及小肠上皮细胞(IEC)的分裂指数、组织相容性复合体组分子的发现、糖脂质GM1 fucosy1化、吸收细胞/杯状细胞的比率、二糖类分解酶活性。4.1对肠粘膜免疫系统的效果在裂殖体细菌投入前和投入后，在肠粘膜的机体