肠道菌群与肠上皮细胞和肠道免疫系统的相互作用机制

封面肠道菌群与肠上皮细胞和肠道免疫系统的相互作用机制菌群·肠上皮·免疫系统日期2026年9月内容导览01屏障基石肠上皮屏障结构与菌群共生基础02分子对话菌群与上皮细胞的双向通讯机制03免疫塑造代谢物与结构成分调控免疫细胞分化04前沿突破最新研究进展与转化应用前景CHAPTER屏障基石单层上皮，万亿菌群，共筑第一道防线从肠上皮屏障结构出发，理解菌群与宿主的共生基础。01屏障由单层上皮与多重防线构成研究对象功能定位核心机制作用关键补充吸收细胞主要结构单元紧密连接蛋白

Occludin、Claudin、ZO-1

编织密封网络限制大分子与病原体旁细胞扩散紧密连接调控杯状细胞分泌细胞分泌黏蛋白形成糖基化黏液层物理隔绝菌群与上皮直接接触黏液层潘氏细胞防御细胞释放抗菌肽与溶菌酶隐窝底部构成化学防线化学防线紧密连接调控屏障调控蛋白磷酸化与肠道蠕动协同调节通透性异常引发细菌移位通透性异常屏障同时承担吸收与防御双层功能，是菌群、免疫细胞与上皮三方互作的核心界面。菌群以功能群平衡决定肠道健康肠道菌群功能状态由相互竞争的菌群成员动态决定基石功能群3项粪杆菌属具有短链脂肪酸合成能力罗斯氏菌属具有短链脂肪酸合成能力布劳特氏菌属具有短链脂肪酸合成能力病生功能群3项大肠杆菌可产生内毒素与硫化氢等有害物质克雷伯菌可产生内毒素与硫化氢等有害物质脱硫弧菌可产生内毒素与硫化氢等有害物质CHAPTER分子对话识别不是清除，对话才是稳态聚焦膜囊泡、脂质信使与紧密连接调控的分子机制。02膜囊泡是菌群上皮通讯的关键载体细菌膜囊泡（MVs）是菌群与肠上皮细胞实现关键通讯的功能性载体革兰氏阴性菌囊泡类型释放

外膜囊泡（OMVs）互作机制通过

内吞作用

和

模式识别受体信号

与宿主细胞互作革兰氏阳性菌囊泡类型释放

胞质膜囊泡（CMVs）互作机制通过

内吞作用

和

模式识别受体信号

与宿主细胞互作膜囊泡一头连接菌群，一头连接上皮，是双向对话的分子桥梁，兼具稳态维持与疾病促进的双重角色APOL9实现宿主的精准菌群识别识别1识别APOL9结合拟杆菌肠上皮吸收细胞分泌

APOL9（人源同源蛋白APOL2），特异性结合拟杆菌目细菌依赖2依赖依赖Cer1P分子识别依赖细菌表面神经酰胺-1-磷酸（Cer1P），剔除该分子后结合消失诱导3诱导诱导释放OMVsAPOL9并不杀菌，而是诱导拟杆菌大量释放外膜囊泡（OMVs）激活4激活激活IFN-γ信号OMVs激活干扰素-γ信号通路，提升肠上皮细胞

MHC-II

分子表达训练5训练训练T淋巴细胞CD4CD8αα+

上皮间T细胞分化发育维持黏膜免疫稳态益生菌菌株特异性地加固紧密连接菌株核心机制屏障改善效果L.casei抑制MLCK活性，上调ZO-1屏障电阻值提升

87%L.plantarumZLP001激活STAT3，增强occludin与ZO-1肠道通透性减少

60%E.coliNissle1917TcpC激活PKCζ与ERK1/2，促进claudin-14通透性降低

42%L.reuteriFN041抑制NF-κB与MLCK通路通透性降低

28%不同菌株靶向的通路与效果强度各异，提示临床益生菌干预需基于

菌株功能

而非笼统的"益生"标签。CHAPTER免疫塑造菌群是免疫系统的隐形指挥官阐明短链脂肪酸、多糖A等如何塑造Treg与Th17平衡。03短链脂肪酸驱动免疫的表观遗传重塑丁酸诱导Treg分化并抑制促炎因子释放，缓解溃疡性结肠炎与克罗恩病。短链脂肪酸（SCFAs）由菌群发酵膳食纤维产生，是连接菌群代谢与宿主免疫的核心分子能量供给丁酸为结肠上皮细胞提供约

70%

以上能量，支持屏障完整性与上皮增殖修复受体信号乙酸、丙酸、丁酸通过

GPR41、GPR43、GPR109A

等受体调节Treg与Th17细胞平衡，改变巨噬细胞炎症表型表观遗传丁酸抑制组蛋白去乙酰化酶，改变染色质可及性，驱动免疫细胞表观遗传重塑与代谢重编程多糖A与脂质信使共同调节Treg菌群既通过细胞表面结构成分直接传递信号，也通过脂质代谢衍生物充当免疫刹车结构成分路径脆弱拟杆菌荚膜多糖A结合TLR2，直接诱导Treg增殖并抑制促炎Th17双歧杆菌表面多糖激活树突状细胞产生抗炎因子，促进外周Treg分化脂质信使路径宿主免疫激活释放的不饱和长链脂肪酸，经布劳特氏菌转化为

10-羟基脂肪酸HYB与HYAHYB与HYA抑制Th17细胞产生

IL-17，HYB另抑制Th1细胞产生

IFN-γ这些微生物来源的脂肪酸代谢物构成免疫刹车，避免宿主过度免疫反应损伤菌群精细调控T细胞亚群的命运平衡菌群信号从

Treg、Th17

到

γδT细胞层层渗透，构成免疫命运的多层级调控网络。菌群通过多条信号通路塑造T细胞亚群的发育与功能平衡Treg-Th17平衡4项分节丝状菌诱导

Th17

分泌IL-17梭菌属促进

Treg

分泌IL-10与TGF-β70%外周Treg在肠道微环境中分化成熟2025诺贝尔奖表彰

Foxp3

调控Treg维持外周免疫耐受70%2025诺奖γδIEL分层2项2026Immunity

报道γδIEL存在干性样与效应样亚群IL-12-TCR信号经

STAT4-BLIMP1

通路驱动杀伤功能分化干扰素轴2项2026Cell

揭示干扰素反应程序是免疫变异核心维度免疫-微生物组协同轴可预测

疫苗应答与免疫治疗疗效CHAPTER前沿突破从机制解析走向精准干预呈现最新研究突破与下一代疗法的转化前景。04上皮干细胞召唤巨噬细胞修复屏障该通路靶向干预或筛选高表达鞭毛蛋白的有益菌，有望开发精准肠道疾病治疗方案。这一发现将菌群、上皮干细胞与免疫细胞三者焊接为一条可干预的修复链条。1机制01感知细菌信号肠上皮干细胞表面

TLR5

感知细菌鞭毛蛋白，启动下游信号2机制02招募免疫募集诱导分泌趋化因子

CCL2，招募

CCR2阳性巨噬细胞迁移至结肠固有层3机制03修复屏障修复巨噬细胞成熟后高效修复肠屏障，显著缓解结肠炎病理损伤真菌经中性粒细胞撬动免疫平衡临床证据IBD患者侧齿霉菌丰度升高，且与约氏乳杆菌及谷氨酸水平呈

负相关这一"真菌-中性粒细胞-细菌-代谢产物"四级拦截链，为IBD精准治疗与营养干预提供新途径。肠道共生真菌通过

Dectin-2–CARD9

信号轴跨界调控细菌与

Treg

稳态。第1节激活共生真菌激活中性粒细胞侧齿霉菌激活中性粒细胞表面

Dectin-2–CARD9

轴第2节产生大量产生抗菌肽中性粒细胞大量产生抗菌肽

钙卫蛋白(S100A8-A9)第3节抑制选择性抑制益生菌钙卫蛋白选择性抑制

约氏乳杆菌，导致L-谷氨酸水平下降第4节削弱削弱Treg扩增与保护谷氨酸耗竭削弱

CD25信号依赖的Treg扩增与免疫保护干扰素轴是免疫微生物协同的核心干扰素反应轴沟通了菌群代谢功能与免疫表型，是解读个体免疫差异的关键维度免疫-微生物组协同变异轴5项队列规模招募110名健康成人，整合宏基因组/转录组/蛋白组/代谢组/单细胞质谱流式多平台数据变异轴识别多组学因子分析识别免疫-微生物组协同变异轴，与菌群组成、通路丰度及代谢物显著耦合核心特征干扰素反应基因表达与特定免疫细胞表型同步变化临床价值微生物组关联的干扰素特征可预测疫苗应答强度与癌症免疫治疗效果个体稳定性协同状态在个体内长期稳定，为建立健康免疫基线提供新视角这一协同变异轴为精准医疗背景下解析个体免疫差异提供了可测量的分子框架从机制认知走向精准微生态干预靶向互作轴干预

TLR5-CCL2

信号、Dectin-2轴或APOL9轴开发精准肠道疾病治疗方案菌群-Treg轴40%-60%膳食干预、益生菌补充或菌群移植调控

Treg

功能肠菌移植对难治性IBD有效率可达