1型糖尿病(type 1 diabeles mellitus, T1DM)的发病率在全球范围内呈上升趋势,发病年龄趋于年轻化。随着各种分子生物学技术在肠道菌群研究中的广泛应用,关于肠道菌群与人类健康及疾病的关系受到越来越多的关注。近年来研究发现,T1DM的发生与肠道菌群存在密切关系,本文中我们将阐述肠道菌群参与T1DM发生发展的相关机制,同时对围绕肠道菌群开展的T1DM潜在防治措施进行总结,期望有助于制定新的干预策略,降低T1DM的发生率。
肠道菌群肠道菌群是人体内最密集的微生物群落,也是最多样化的微生物之一。肠道中约有1.5kg细菌,而粪便的生物中50%是细菌细胞。人类肠道菌群具有重要作用。一方面,肠道菌群参与宿主的能量代谢,为人体提供各种维生素、必需氨基酸和一些抗菌素与多肽,并进行胆汁酸解偶联;另一方面,肠道菌群利用人体消化的食物残渣和胃肠道作为肠道菌群生存的条件和环境,为菌群自身提供每日5%~10%的能量需求。此外,在正常结肠中,肠道菌群通过促进细胞增殖和分化来促进肠道修复,这对于维持肠道屏障的完整性至关重要。越来越多的证据表明,肠道菌群在宿主免疫系统的成熟和持续发育中都起着关键作用。
肠道菌群介导T1DM发生的可能机制1、改变肠道屏障功能
肠道屏障功能主要由机械屏障、化学屏障、免疫屏障及生物屏障组成,对于防止共生细菌、病原体、食物等抗原从肠腔进入肠道组织和全身循环至关重要。肠道的机械屏障主要由肠上皮细胞及细胞间的紧密连接组成。肠上皮细胞分泌大量的黏蛋白,阻止肠道菌群与宿主肠道组织细胞直接接触,紧密连接则呈箍状围绕在细胞的周围以阻断细胞间隙,发挥类似“栅栏”的防御作用。有研究发现非肥胖糖尿病(non-obese diabetic,NOD)小鼠肠道中编码紧密连接蛋白(Tip1和claudin-1)的mRNA较对照组小鼠表达略有下降,NOD小鼠肠道通透性增加,黏液屏障完整性丧失。因此,肠道屏障功能改变可能是T1DM发生的重要机制。
最近的一项蛋白质组学分析还显示,新发T1DM患者体内与维持黏液屏障功能和微绒毛黏附有关的宿主蛋白相关的肠道菌群已被耗竭。此外,T1DM高风险儿童肠道通透性增加,并与肠道菌群改变相关。故肠道菌群及其代谢产物或许能通过改变肠道的屏障功能而影响T1DM 的发生。
2、调节肠道免疫系统
(1)影响天然免疫系统
在缺乏髓样分化因子88(myeloid differentiation primary responseprolein 88,MyD88)的动物体内进行的研究突出了肠道菌群诱导的先天免疫改变与T1DM风险之间的联系,MyD88蛋白是Toll样受体(Toll-like receplors,TLR)的衔接蛋白,识别微生物模式并调节先天免疫反应。缺乏MyD88的NOD小鼠未发生T1DM,然而在无菌NOD小鼠中MyD88缺失增加T1DM的风险。因此,MyD88缺乏症的致病作用是具有菌群依赖性的,证实肠道菌群通过天然免疫系统参与了T1DM的发病过程。
(2)影响适应性免疫系统
参与适应性免疫的主要是T细胞和B细胞,最近一项用恩诺沙星处理A22Co*PI2 NOD小鼠(一种转基因小鼠,这些小鼠自身免疫性糖尿病发病率低)的研究发现,这种治疗导致雄性NOD小鼠发展为T1DM。其中发现恩诺沙星改变肠道菌群,增加了胰岛反应性CD8*T细胞的频率并激活了Peyer斑和胰腺淋巴结中的细胞,且诱导了对抗原呈递细胞群的免疫学作用。
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资料来源:转自文糖医