双歧杆菌（Bifidobacterium）是食品中最常见的益生菌之一，近几年来频繁被各大商家当作买点，既往的研究已经发现双歧杆菌具有调节肠道功能、增强免疫力等作用，那么双歧杆菌是否可能在免疫检查点抑制剂诱导的肠炎中也发挥积极的作用呢？
00年10月19日，上海交通大学医学院王锋团队在PNAS上在线发表了题为BifidobacteriumaltersthegutmicrobiotaandmodulatesthefunctionalmetabolismofTregulatorycellsinthecontextofimmunecheckpointblockade的研究成果(1)。
该研究发现双歧杆菌在免疫检查点CTLA-4阻断条件下可以优化共生菌群的组成，并增强肠道调节性T细胞（Treg）的功能与代谢，从而缓解抗CTLA-4抗体诱导的肠道炎症。图片来源：PNAS研究内容作者的前期研究发现双歧杆菌在CTLA-4诱导的免疫病理反应中发挥的调节作用需要Treg细胞的参与()，因此作者首先探究了Treg细胞是否直接影响肠道微生物组成。作者首先用双歧杆菌混合物处理小鼠，结果发现小鼠肠道菌群中不仅双歧杆菌的丰度增加了，乳酸杆菌等多种细菌的丰度也显著增加。然而在Treg细胞缺失小鼠中，双歧杆菌无法定殖和增加其他益生菌含量。由此揭示肠道免疫状态决定双歧杆菌与其他共生菌的传递关系，最终贡献于肠道稳态维持。图片来源：PNAS接下来，作者从先前实验中使用的四种双歧杆菌的混合物中单独测试了每种双歧杆菌菌株的作用，结果发现只有短双歧杆菌可以缓解结肠炎小鼠的症状。由于作者发现双歧杆菌和乳杆菌属的丰度在属水平上具有相关性，因此作者又用不同的乳杆菌菌株进行了实验，发现鼠李糖乳杆菌可减轻结肠炎小鼠的症状。图片来源：PNAS紧接着，作者研究了双歧杆菌对肠道Treg细胞的影响。作者分析了双歧杆菌处理和PBS处理小鼠的结肠固有层中Treg细胞的基因表达模式，结果发现双歧杆菌处理增加了Il10rα，Cxcr5和Il17rα等炎症相关基因的表达。流式细胞术进一步证实双歧杆菌处理后结肠固有层中Treg细胞的IL-10Rα和IL-10的表达增加。IL-也是IL-10家族的细胞因子之一，在维持肠道稳态中发挥重要作用，因此作者也同时研究了IL-的作用。在敲除小鼠Il-10基因或使用IL-中和抗体后，小鼠均表现出更为严重的肠炎。在敲除Il-10基因同时阻断IL-的小鼠中，双歧杆菌对肠炎的缓解作用完全消失，表明IL-和IL-10是双歧杆菌发挥改善肠道免疫病理的功能所必需的。图片来源：PNAS那么，双歧杆菌又是如何影响Treg细胞功能的呢？在对小鼠的血清进行了基于质谱的代谢物分析后，作者发现双歧杆菌处理组的小鼠血清辛二酸的水平显著升高，辛二酸可反应线粒体的活性。对Treg细胞的表达谱数据进行富集分析，也发现双歧杆菌处理后可显著影响代谢相关通路。图片来源：PNAS为了研究双歧杆菌是否会影响Treg细胞线粒体的体积和功能，作者通过荧光探针对细胞进行染色，以检测线粒体的体积和膜电位。流式细胞术的结果表明，双歧杆菌治疗组中的Treg细胞线粒体体积和线粒体应激均增加。此外，作者还发现双歧杆菌处理可显著上调Treg细胞中与线粒体功能或结构相关的多个基因的表达。这些结果表明双歧杆菌可调节肠道Treg中的代谢过程并增强线粒体活性。图片来源：PNAS研究总结此项工作揭示了在CTLA-4免疫检查点阻断条件下双歧杆菌通过共生菌群对肠道Treg细胞功能的增强作用。研究发现将双歧杆菌引入小鼠会极大地改变其肠道微生物组，表明肠道微生物是一个动态且相互联系的生态系统。双歧杆菌还可增加肠道Treg细胞中IL-10Ra和IL-10的表达，进而增强Treg细胞的免疫抑制作用，以缓解CTLA-4阻断所导致的肠道免疫副作用。图片来源：上海市免疫学研究所双歧杆菌显著降低免疫检查点阻断肿瘤免疫治疗的副作用，并增强多种免疫检查点抗体联合治疗效果的特征，将有助于优化相关临床免疫治疗方案，为利用益生菌株改善肠道菌群结构，提升肿瘤免疫治疗的综合效果奠定了坚实的理论基础。该研究受到国家自然科学基金、国家重点研发计划、上海高校特聘教授、上海市浦江人才、上海市青年拔尖人才和上海市科委基础研究项目的资助，该研究还得到上海市免疫学研究所公共平台、上海交通大学医院基础-临床研究中心、癌基因与相关基因国家重点实验室的支持。文章共同第一作者为硕士研究生孙山，助理研究员罗凌杰和博士研究生梁文华。通讯作者为上海交通大学医学院上海市免疫学研究所王锋研究员和斯坦福大学医学院MarkDavis教授。同时，该研究还获得了斯坦福大学MichealFischbach教授和JustinSonnenburg教授等国内外多位合作者的大力支持。延伸阅读王锋课题组的主要研究方向为T淋巴细胞的免疫识别，信号转导和代谢调节机制，以及其在肿瘤和自身免疫疾病中的作用。近5年王锋研究员以第一/通讯作者身份在NatureImmunology()、PNAS(,00)、JournalofNeuroinflammation(),ClinicalTranslationalImmunology(00)，BMCBiology(00)等国际学术期刊发表多篇论文。年1月日，王锋课题组在PNAS发表了题为BifidobacteriumcanmitigateintestinalimmunopathologyinthecontextofCTLA-4blockade的研究论文()，该研究发现双歧杆菌可以在CTLA-4阻断条件下显著缓解肠炎，同时不影响免疫检查点阻断抗体发挥抗肿瘤效力，并进一步揭示了调节性T细胞对双歧杆菌的肠炎缓解作用不可或缺。图片来源：PNAS本次发表的PNAS文章为这一工作的延续研究，这些研究成果为利用肠道益生菌提升抗肿瘤免疫治疗的综合临床效果提供了理论依据。本周推荐：三句话读懂一篇CNS，NEJM报道这种治疗可让糖尿病患者脱离胰岛素，感知憋尿感的蛋白竟是它...挑战Warburg效应，林慧观团队MolCell报道三羧酸循环促进癌症转移的重要机制SciAdv：红得发紫的cGAS，再添新功能！哈佛兰利团队发现它是DNA复制减速器曾经帮人度饥荒，如今让你囤脂肪！王立峰等Cell报道这个远古miRNA为何让人「难瘦」重磅！生物医学工作者必学，《中华人民共和国生物安全法》正式公布参考文献1.