肠道菌群增强黑腹果蝇系统免疫活性的机理探究

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黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)的肠道菌群通常由5-20种肠道细菌组成,醋酸杆菌(Acetobacter pomorum)和植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)是主要组成种类。已有研究表明,肠道菌群可以增强动物的系统免疫功能,从而提高宿主对病原微生物的免疫力。然而,肠道菌群增强宿主系统免疫活性的生理机制仍然知之甚少。本研究通过构建肠道无菌和仅含特定肠道细菌的黑腹果蝇试验模型、结合黑腹果蝇常见的病原细菌(金黄色葡萄球菌)感染、利用多种试验方法从表型分析和基因表达检测等角度评价肠道菌群及其主要代谢物对黑腹果蝇系统免疫活性的影响,进而揭示肠道菌群增强黑腹果蝇系统免疫活性的生理机制。结果表明,肠道菌群被清除后,注射感染金黄色葡萄球菌黑腹果蝇的存活率显著降低,而且黑腹果蝇血淋巴对金黄色葡萄球的清除能力和脂肪体中抗菌肽Diptericin和Defensin的表达丰度均显著下降。这些数据说明肠道菌群能够通过上调黑腹果蝇脂肪体中相关抗菌肽基因的表达以增强其系统免疫活性。醋酸杆菌的定殖能够显著地增强肠道无菌黑腹果蝇的系统免疫活性,而且增强效果与整个肠道菌群的喂食回补相当,表明醋酸杆菌是肠道菌群调控黑腹果蝇系统免疫活性的核心菌种。进一步的试验发现,30 m M肠道菌群代谢物,乙酸,喂食显著地提升肠道无菌试虫的系统免疫活性,说明乙酸是肠道菌群调控宿主系统免疫活性的重要信号分子。当跨膜受体基因PGRP-LC被敲除后,肠道菌群的存在与否对黑腹果蝇的系统免疫活性没有显著的影响,暗示PGRP-LC可能是肠道菌群影响黑腹果蝇系统免疫活性的关键媒介。总体而言,本文的研究证实肠道菌群能够通过跨膜受体PGRP-LC增强黑腹果蝇的系统免疫活性,而且醋酸杆菌是其中的核心菌种,肠道菌群代谢物,乙酸,是其中的重要信号分子。然而,乙酸和跨膜受体PGRP-LC如何介导肠道菌群调控黑腹果蝇系统免疫活性的机理有待进一步研究。
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