肠道微生物群通过保持免疫系统警惕来防止病毒感染
微生物群是健康的基础。但是，这些非侵入性微生物如何与身体的其他部分沟通以影响宿主的生理还不完全清楚。来自斯德哥尔摩，Umeå和瑞典哥德堡大学的研究人员报告了肠道微生物群是如何对病毒感染的自然抵抗至关重要的。他们表明，肠道菌群膜囊泡的释放导致细菌DNA的系统传递到宿主细胞。这触发了先天性免疫DNA传感的细胞质cGAS-STING-IFN-I轴，从而保护远端器官免受病毒感染。这项研究发表在该杂志上免疫力．
所有多细胞生物的表面都不断分布着共生微生物，也被称为微生物群，它们影响着许多宿主的生理过程。其中绝大多数是居住在肠道内的细胞外细菌。这些微生物对免疫系统的发育和成熟至关重要。它们还可以防止细菌和真菌病原体通过与它们争夺养分或附着部位，以及生产抗菌物质。但是这些肠道内的非侵入性细菌是如何介导系统免疫调节的以及它们对人体的影响病毒感染尚未完全理解。
“我们对肠道细菌对病毒感染的影响很感兴趣。因此，我们用抗生素治疗小鼠，然后用两种不同类型的病毒感染它们——一种DNA病毒，单纯疱疹病毒1型(HSV-1)，另一种RNA病毒，水泡性口炎病毒(VSV)。我们发现抗生素治疗使小鼠更容易受到这些病毒的影响，这是由于被称为I型干扰素(IFN-Is)的抗病毒免疫分子的基础表达减少，”Umeå大学的Saskia Erttmann博士说，他是该研究的第一作者。
免疫系统通过几个天然受体家族来检测微生物。这些包括细胞表面定位toll样受体(TLRs)，调查细胞外环境和细胞质受体，如循环GMP-AMP合成酶(cGAS)，警告免疫系统细胞内存在外来或错位的DNA。cGAS在感知DNA后，合成环状GMP-AMP (cGAMP)，然后通过干扰素基因刺激器(STING)发出信号，诱导IFN-Is的表达。
为了了解微生物群如何诱导IFN-Is的基础表达，作者分析了不同先天免疫途径缺陷的小鼠。他们发现，微生物群对IFN-Is的诱导涉及到cGAS-STING通路的张力激活，而这并不需要细菌-宿主细胞的直接接触。因此，在cgas - sting通路中被烧蚀的小鼠对HSV-1和VSV感染的反应更弱，更容易受到感染。
“包括肠道菌群在内的细胞外微生物的先天免疫感应通常被认为是通过肠道菌群发生的细胞表面受体，如TLRs，而细胞质免疫受体，如cGAS的激活仅发生在侵入性DNA病毒，致病菌，或配备了毒力因子的寄生虫，允许它们入侵和复制细胞内。因此，细胞内cGAS-STING通路是细胞外肠道细菌传感器的发现是出乎意料的。此外，我们还不清楚通过粘液和肠道上皮层等屏障与宿主细胞物理隔离的肠道细菌如何能够触发系统性cgas - stin - ifn - i反应来保护远端器官免受病毒的侵害，”斯德哥尔摩大学的高级研究员Nelson Gekara博士解释道。
细菌膜囊泡(MVs)是细菌释放的小脂质双分子层囊泡，可以穿过组织和细胞膜屏障。因此，研究人员认为mv是可能的载体，允许肠道细菌将DNA传递到远处的宿主细胞，从而介导系统性的cGAS-STING-IFN-I反应。事实上，他们发现含有来自肠道菌群的膜泡的DNA存在于血液循环当与体外细胞孵育或接种到小鼠体内时，这种MVs促进了病毒的清除。
“这项研究填补了我们对大脑如何发育的理解上的一个重要空白肠道微生物群介导全身免疫调节。它们还突显出抗生素的风险被低估:自我用药的患者通常会服用抗生素来“治疗”未确诊的疾病，有时还会开给患者，作为预防病毒感染后经常出现的细菌感染的预防措施。我们的结果表明，通过扰动微生物群在美国，抗生素会损害我们对抗病毒感染的能力。在当前全球病毒大流行的时代，一个相关且可能及时的信息是，过度使用抗生素会加剧病毒感染，”Nelson Gekara博士总结道。
