肠道菌群调节B细胞免疫应答

至少80%的活化浆母细胞和浆细胞分布于胃肠道中，其中大多数产生IgA。其在人和小鼠中，原代B细胞发育仅在骨髓中发生，这一过程涉及Rag依赖性V（D）J重组，由此产生免疫前多样化。然而，最近的证据表明，在B细胞选择和免疫前免疫球蛋白多样化的早期，肠道微生物群起到关键作用。Alt及其同事通过使用Rag2-GFP报告小鼠模型发现，处于活跃的V（D）J重组状态下的Rag2＋CD19＋B220low细胞在出生后第一周几乎检测不到，在断奶时出现并迅速扩大（18～24天），并在5～6周龄时减少。值得注意的是，肠道微生物群在断奶后迅速扩大，这表明在新生儿免疫系统完全发育之前，母体免疫球蛋白在哺乳阶段依然在限制肠道菌群扩增中发挥作用。相似的，将常规小鼠的肠道菌群完整地移植到无菌小鼠肠道可以提升小鼠全身和肠道黏膜固有层前B细胞的数目。在断奶后胃肠道黏膜固有层B细胞短期内迅速发育成熟，这可能与肠腔内菌群抗原刺激并塑造固有层前B细胞抗原受体库（B cell repertoire）有关。Alt及其同事的研究也揭示了骨髓和肠黏膜固有层部位的Rag2＋B细胞的VH谱系类似，但是两者的V谱表明显不同，这一结果表明骨髓和肠道固有层部位的B细胞受体（BCR）编辑存在差异。骨髓中BCR编辑是一种负性选择的过程，以此消除自身反应性B细胞，但是目前尚不清楚在肠道中是否也是通过BCR编辑来形成免疫耐受机制。

（一）IgA

IgA是最丰富的抗体亚型，其在稳态条件下可以容易地被分泌到肠腔中。聚合IgA结合在肠上皮的基底外侧表面上的多聚免疫球蛋白受体（polymeric immunoglobulin receptor，pIgR），pIgR将IgA转运至顶端表面。在p IgR的分泌片被蛋白酶裂解后，IgA在肠腔中释放。无菌小鼠肠道上的黏膜IgA分泌细胞显著减少，而且在共生细菌定植之前的新生儿肠道中也检测不到，这表明肠道共生细菌可能提供关键刺激信号以诱导黏膜IgA的产生。先前的一项研究表明，在无菌雌性小鼠怀孕期间，短暂接种突变体大肠埃希菌菌株（HA107），这一菌株可以在无菌小鼠肠道中进行可逆的瞬时性定植，并足以在后代中诱导强烈的特异性IgA应答。在无菌小鼠胃肠道中定植的分节丝状杆菌可以作为诱发IgA应答的有效刺激作用。值得注意的是，已有研究显示分节丝状杆菌定植可以促进Th17细胞扩增并归巢于小肠，这表明分节丝状杆菌定植参与诱导Th17细胞应答。在这些小鼠的派尔集合淋巴结中，Th17细胞获得一种类似于滤泡辅助T细胞（TFH）的表型，以诱导生发中心内负责分泌IgA的B细胞发育成熟。另一项研究也发现缺乏Th17细胞的小鼠在接种霍乱毒素后，其抗原特异性IgA免疫应答受损，这再次表明Th17细胞在T细胞依赖性抗原特异性IgA抗体产生过程中发挥着不可或缺的作用。然而，目前尚不清楚IgA免疫应答是否仅由肠道共生细菌中某些特定成员诱导。

IgA在宿主-微生物共生和宿主防御中的作用已被广泛研究，但由于IgA缺乏症是最常见的原发性免疫缺陷，且大多数受影响的个体无症状，IgA功能研究在一定程度上仍未明确。IgA缺乏可能通过其他免疫机制得到补偿，例如SIgM的输出增加，这也是由pIgR促进的。在小鼠中，大多数肠道IgA针对肠道共生细菌，并且SIgA覆盖肠腔表面可防止入侵细菌穿过肠道上皮细胞。对pIgR缺陷的小鼠的研究表明，SIgA和SIgM向肠腔的输出受损，血清IgG升高，更重要的是，共生细菌的黏膜渗透增加，并导致针对这些易位细菌的全身性抗体升高。Macpherson和他的同事研究报道IgA可以限制肠道共生细菌向肠系膜淋巴结渗透，从而限制了共生细菌的全身传播和维护宿主-微生物共生关系。最近的一项研究也表明，将高IgA覆盖的菌群移植到无菌小鼠肠道中，可以导致小鼠对葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎的易感性增强，这表明在肠道免疫稳态平衡下，肠道内IgA主要特异性包裹那些更能诱发炎症、更易导致结肠的细菌，从而将这些有害细菌限制在肠腔中。这些研究共同突出了IgA在肠腔中分隔肠道细菌的重要作用，尤其针对那些具有较高独立的细菌，这有助于维持肠道宿主-共生菌的共生关系。

（二）IgE

IgE抗体在过敏、哮喘和寄生虫免疫中发挥着重要作用，对人类婴儿和动物模型的研究支持黏膜微生物群在哮喘和特应性疾病发展中发挥作用。IgE的产生似乎也受到肠道微生物群的明显影响，尽管其机制似乎与肠道微生物群调节的IgA反应相反。Cahenzli等报道断奶后无菌小鼠体内立即产生高水平的IgE，这是由于在没有微生物暴露的情况下，活跃的CD4＋T淋巴细胞依赖的B细胞亚型在黏膜部位（尤其是派尔集合淋巴结）转换为IgE。

从出生到4周开始，往无菌小鼠体内定植不同的微生物群，但没有特定的共生细菌，但此后成年小鼠体内的IgE水平没有恢复正常，这表明肠黏膜暴露于多种微生物，在触发IgA亚型转换的同时，也将IgE下调至基线水平。肠道微生物群对降低IgE反应的作用与年龄密切相关，但其潜在机制在很大程度上仍不清楚。这些研究强调婴儿期是肠道微生物群参与塑造宿主免疫系统并提供长期益处的重要机会窗口。(www.xing528.com)

（三）IgG

IgG是由肠道共生细菌在GALTs中局部诱导的，而与IgA不同，高亲和力、抗原特异性IgG抗体的诱导被认为发生在肠道外器官，如脾脏。然而，肠道内有多种生理机制确保肠道中共生细菌的分隔，包括SIgA、肠道吞噬细胞、黏膜层、上皮细胞，以及淋巴结作为最后防火墙，逃逸的肠道细菌将在这被吞噬细胞杀死。多年来，由于肠道内的共生细菌被完全分隔开来，人们普遍认为免疫系统对肠道内的共生细菌是系统性免疫忽视。这一观点得到了一项研究的支持，该研究表明幼稚小鼠血清检测不到抗阴沟肠杆菌IgG，这是一种革兰阳性肠道共生细菌。然而，患有克罗恩病或结肠炎的患者经常报告较高滴度的抗粪便共生细菌的血清IgG，这被认为反映了先前感染或由于上皮屏障“渗漏”导致的肠道细菌的系统性易位。

此外，最近研究报道，树突状细胞膜上表达的用于识别肠道共生菌群的NOD2感受器可以促进霍乱毒素的佐剂活性。霍乱毒素（CT）是由霍乱弧菌分泌的一种肠毒素，已被用作诱导黏膜免疫反应的有效佐剂。

最近几项研究的证据表明，人体和小鼠的全身免疫系统在稳态条件下对肠道共生细菌并不是免疫忽视。有研究报道，在未经处理的小鼠和健康人类血清中，检测到高水平的IgG抗体，这些抗体可以选择性识别来自革兰阴性但不是革兰阳性共生细菌的蛋白质。而且在幼稚小鼠的脾脏中可以检测到细菌DNA，这表明一些肠道共生细菌可能已经进入肠外器官以引发全身免疫应答，包括产生抗原特异性IgG。以上研究提示在稳定状态下可能有少部分革兰阴性肠杆菌（这些菌群是肠道优势菌，并可以在发炎的肠道中大量繁殖）通过独有的机制成功穿透肠上皮屏障，逃避肠系膜淋巴结中吞噬细胞的杀伤，以及诱导全身反应。还有研究表明，CD4＋T细胞和TLR-4参与诱导B细胞稳态产生针对肠道共生细菌的抗原特异性IgG抗体。

此外，研究还报道胞壁质脂蛋白（MLP），一种在革兰阴性肠杆上大量表达的分泌型外膜蛋白，是幼稚小鼠和健康人中血清IgG识别的主要细菌抗原。由共生革兰阴性杆菌引起的菌血症，最常见的是大肠埃希菌，占所有血液感染的25%～50%。因此，应进一步研究在稳态下诱导血清抗MLP IgG的产生和其他仍然未知的针对肠道微生物群衍生的抗原的IgG的潜力，以治疗革兰阴性脓毒症。

研究发现幼鼠、人类婴儿和幼儿体内针对共生细菌特异性IgG的浓度较低，这很有可能会增加新生儿对感染的易感性。母体IgG抗体可以通过胎盘或母乳转运给婴儿，分别在发育中的胎儿或婴儿中提供关键的被动免疫。Koch等最近的一项研究表明，新生小鼠的母体IgG和IgA抗体会抑制出生后黏膜滤泡T辅助细胞反应和随后的生发中心B细胞反应。这些研究强调了稳态产生针对保守细菌抗原的IgG抗体具有重要意义，这些抗体可能在以后的生命中赋予对病原体的重要保护。鉴于此，幼儿过量使用抗生素可能会延迟或损害对共生和致病细菌的IgG反应和免疫记忆，并对未来生活产生深远影响。因此，早期在肠道中建立平衡微生物群落，以及母体抗体对新生儿健康的益处意义重大。