惊人发现：微生物组影响组织再生和修复

　　2016年09月05日讯 最近，美国Stowers医学研究所的研究人员发现，微生物组的构成，与宿主的免疫反应、机体的自愈能力之间，有一种明确的联系。

　　他们发现，涡虫微生物群落的一个急剧变化，可使得这种淡水扁虫失去它的再生能力。这种相同的变化在人类炎症性疾病中也曾被观察到，但是，之前科学家曾经尝试在较低等生物（如果蝇和斑马鱼）中模仿它，却被证明是失败的。

　　该研究结果发表在《eLife》杂志上，提供了一个有价值的模型，用于揭示控制免疫力和再生之间相互作用的基本分子机制，并可能指出新的治疗方法，来对抗严重的人类疾病，如慢性不愈合的伤口。

　　本研究资深作者、Stowers医学研究所和霍华德休斯医学研究所的Alejandro Sánchez Alvarado博士说：“这是第一个动物模型，将内生细菌的病理变化与再生抑制联系起来。我们知道，一些种类的细菌对我们的健康是至关重要的，其他种类的细菌则可能使我们很难从疾病中恢复过来。现在，我们可以研究微生物组不断变化的性质--和免疫系统响应这些变化的方式，是如何影响再生过程的自然执行的。”

　　长期以来，研究人员认为，免疫反应主要构成了有效组织再生和修复的一道屏障。然而，最近在各种不同生物中的研究表明，它可能对于促进这一过程也发挥着核心的作用。不过，是什么分子机制驱动了这些截然相反的结局，仍不清楚。

　　Sánchez Alvarado实验室一次突如其来的困境，提供了一个机会来剖析免疫系统的复杂双重性。实验室涡虫种群的一部分遭受了一次感染。受感染的动物在眼睛周围出现病变，这些病变越来越大，直到它们的整个头部退化。通常情况下，涡虫仅仅可以再生出一个新的头，但是感染却以某种方式挫败了它们的再生能力。

　　Sánchez Alvarado的研究团队和Stowers研究所开发了一种改进的水槽系统，能够循环和消毒培养基，从而使他们能够培养健康的涡虫，但是他们发现，当他们把蠕虫从该系统中取出来时，它们很快就又生病了。虽然大多数的实验室成员对这一发展感到挫折，这时，新的博士后研究助理Chris Arnold博士，采取了不同的角度。

　　Arnold说：“我认为这是个完美的诱导模型系统。我们可以选取健康的涡虫，当需要的时候从该系统中去除它们，并将它们放置在使其生病的其他条件下。令人惊讶的是，我们发现，当我们从该系统中取出涡虫时，它们出现了问题，我们可以成功地用抗生素治疗它们的组织退化。这表明，可能有细菌参与进来。”

　　Arnold想要确定有什么样的细菌生活在涡虫体内。他进行了一次细菌普查，发现涡虫的微生物组与人类有着惊人的相似性。当涡虫都是健康的时候，它们体内有大量的拟杆菌--一组有益的、支持性共生菌，和少量的变形菌--一组细菌包含一些危险的人类病原体。但是，当涡虫发展出病变时，他们经历了变形菌的大幅飙升，一些成员已被证明可引起人类消化性溃疡和胃癌。

　　研究人员怀疑这并不是细菌本身，而是免疫系统对“影响涡虫再生能力的细菌”所产生的反应。为了验证这一假设，Arnold使用了一种叫做RNA干扰的先进分子技术，来沉默免疫系统的核心部件。然后，他想探究每一个组件对“涡虫在感染过程中修复病变并再生头部的能力”有何影响。

　　研究人员发现，当他们阻断一个被称为TAK1激酶的基因时，涡虫能够从感染所致的损伤中得以恢复。他们着眼于与TAK1激酶相互作用的其他基因，包括TAK1通路的激活剂和抑制剂，并发现它们中的大多数也影响再生，但是只有在涡虫被感染的时候。

　　Sánchez Alvarado说：“我们的研究结果表明，在感染过程中有一些关于再生的特殊情况，不同于正常的再生。有一些基因在一种情况下可促进退化，而在另一种情况下，却促进再生。这是颠倒的，完全不同于我们所期望的。我们认为这一途径可能会采取行动清除感染的细胞，所以感染不能扩散到健康的组织。只有当我们阻断该通路时，我们才能即使在感染的情况下也能允许再生发生。”

　　Sánchez Alvarado说，在未来，我们有可能会开发出小分子，抑制这一免疫途径，以提高组织的修复和再生，不只是在一个像涡虫这样简单的生物体中，而且在更高等的生物（如人类）中也一样。然而，我们首先需要对这一途径中的激活剂和抑制剂，以及它们如何相互作用，了解更多。

　　Arnold说：“我们的医疗体系正在努力解决受损伤口愈合的情况。我们知道，细菌是治愈患者的障碍，而抗生素并不总是有效的，尤其是抗生素耐药性细菌的兴起。通过了解参与免疫应答的基因和途径，我们或许能够阐明决定一个生物体是否修复或试图再生的信号。也许，我们可以开发更有效的治疗方法。”