想象一下,我们的肠道就像一座繁华的大都市,里面住着数以万亿的"居民"——各种各样的微生物。这些微小的邻居们不仅能帮我们消化食物,还默默地影响着免疫系统。在这个微观的世界里,人体也在与这些"居民"沟通着!最近,中国科学院的科学家们揭开了这个有趣的秘密。
一.一场跨越物种的"外交"
2025年5月14日,《自然》杂志刊登了一项由中国科学院上海营养与健康研究所钱友存团队和分子细胞科学卓越创新中心宋昕阳团队联合完成的一项研究。他们发现了人体内一种名为"载脂蛋白L"(APOL)的特殊蛋白质---就像一位经验丰富的外交官,能够精准识别并与特定的肠道细菌"握手言和"。
这个发现非常的有趣!机体有一套精密的"敌我身份识别系统",能够区分哪些菌是"友军",哪些菌是"敌军",并能与友军们建立特殊的合作关系,以共御外敌!
二.智能的"身份验证"系统
在这项研究中,研究团队发现了一个令人惊叹的事实:即肠道细胞会分泌一种叫做APOL9的蛋白质,它能够特异性地识别并结合一类叫做拟杆菌目(Bacteroidales)的肠道"好细菌"。
这种识别的过程就像海关检查护照一样精确。在细菌的表面,有一种特殊的"脂质身份证"——神经酰胺-1-磷酸(Cer1P),而APOL9蛋白就像训练有素的海关人员,能够准确识别这张"身份证"。一旦确认身份无误,就会与这些友好共生菌建立友好联系。
更有趣的是,我们体内也有类似的"外交官"——APOL2蛋白,它的工作原理与小鼠的APOL9如出一辙。这说明这套精妙的识别系统在漫长的生物进化过程中被保留了下来,足见其重要性。
[新型载脂蛋白APOL9通过结合拟杆菌Cer1P分子诱导OMVs释放并激活IFN-γ-MHC-II通路以增强肠道黏膜免疫]
三.不是抗生素式"消灭",而是"合作"
我们可能会想,既然是免疫蛋白,是不是要杀灭细菌呢?答案让人意外:APOL蛋白并不会伤害这些细菌,反而会促使它们释放出装满有用信息的"信使包裹"——又叫外膜囊泡(OMVs)。
这就好像两个友好国家,之间的信息交流。当APOL蛋白与细菌"握个手"后,共生菌会主动把一些重要信息打包,装入纳米级的小囊泡中交给我们。这些纳米级的囊泡里装满了各种各样的信号分子和抗原等”信息”,我们的免疫系统接收到这些信息后,就能更好地了解肠道的整体情况,提前做好防御准备。
四.肠道免疫的"情报网络"
研究团队进一步发现,这些菌释放的纳米级囊泡能够激活肠道细胞的干扰素-γ信号通路,增强MHC-II分子的表达。通俗点说,就是让肠道的"哨兵们"更加警觉,能够更好地识别和应对潜在的威胁。
这个过程就像建立了一个高效的情报信息网络:友好的共生菌来当"特工",并定期向人体免疫系统汇报肠道的情况;而人体则根据这些情报,调整自己的防御和改进策略,这样既保护了肠道健康,又维持了与有益细菌的和谐共存。
五.当"外交官"缺席时会怎样?
为了验证这套系统的重要性,研究团队进行了一个关键实验:他们准备了缺乏APOL9蛋白的小鼠,然后观察会发生什么。
结果令人震惊:当这些小鼠感染沙门氏菌时,它们的免疫反应明显减弱,感染扩散得更严重,生存率也大大降低。这就像失去了”交流信息系统”的军队,无法与友军有效沟通,在面对敌人入侵时显得孤立无援。
但是,当科学家们给这些小鼠补充”细菌囊泡”时,它们的免疫功能得到了显著改善,感染症状也减轻了。这进一步证实了这套"外交指挥"系统的重要性。
这套”外交系统”的路径非常清晰:APOL9→识别细菌→细菌释放纳米级的外膜囊泡OMVs→激活T细胞→增强免疫防御。它揭示了人体免疫系统是如何“精准合作”的,也为未来的菌群疗法提供了理论支持。
六.从实验室到生活:这项发现性研究的意义?
这项发现是科学上的突破,它可能为我们的健康带来实际上的益处:
1.对疾病治疗的启迪:许多肠道疾病,如炎症性肠病,可能与这套识别系统的异常有关。未来,我们或许能够通过调节APOL蛋白的功能来治疗这些疾病。
2.个性化医疗的可能:每个人的肠道细菌组成都不同,了解了这套识别机制后,我们可能能够设计出更加个体化的治疗方案。
3.新药开发的方向:科学家们可以模拟细菌囊泡的作用,探索出新的免疫调节物质。
最后:未来的探索之路
APOL9蛋白与神经酰胺-1-磷酸(Cer1P)之间的特异性的相互作用展现出了宿主与肠道微生物群在长期共同进化中形成的精密分子的'外交对话'。研究团队也计划进一步探索人类APOL2蛋白的作用,并研究是否能够通过调节这一通路来增强肠道的免疫屏障。因为,肠道是人体最大的免疫器官.
这项发现型的研究,也开启了一个全新的研究领域,让我们重新认识机体与肠道共生菌之间的交流互动关系--即机体会主动地与它们进行着复杂而精妙的"外交"活动。
在微观的世界里,每时每刻都在上演着跨物种的合作与沟通!而中国科学家的这项发现,为我们打开了--理解这场"外交"活动的一扇重要窗户,也为未来的医学治疗提供了新的可能性。
也许有一天,在我们谈论健康时,会更多地考虑如何维护好这个肠道里的"外交官们",也让免疫与共生菌们和谐共处,共同维护彼此的”和平”与健康。
参考文献:
Yang, T., Hu, X., Cao, F.等。载脂蛋白L靶向共生体调节肠道免疫。 《自然》 (2025)。https://doi.org/10.1038/s41586-025-08990-4