微生物組影響免疫反應復雜化

這項研究今天發表在Journal of Clinical Investigation該研究還表明，這種抗微生物免疫反應可以由免疫細胞對之前與細菌接觸的記憶觸發，這進一步復雜化了身體接受救命新器官的能力。

“以前，我們認為人類器官移植比受保護的實驗室動物更不容易被接受的原因是，人類可以在器官細胞上產生交叉反應的免疫記憶反應，而記憶反應比幼稚反應更難用藥物抑制，”瑪麗亞-路易莎·阿雷格里(Maria-Luisa Alegre)醫學博士、芝加哥大學醫學教授和該研究的資深作者說。“現在，我們看到，不僅是識別器官本身的記憶細胞有問題，而且識別器官中細菌的記憶反應也有問題。”

兩種獨立的免疫反應  

器官移植的成功與否取決于器官的類型。眾所周知，肺和小腸很難移植，存活時間也更短。統計數據顯示，在接受手術的五年內，41%的肺移植受者和54%的腸移植受者會對移植物產生排斥反應，相比之下，腎臟(只有27%)和心臟(23%)等器官會產生排斥反應。一種假設是，肺部和腸道，而不是腎臟和心臟，暴露在空氣和消化系統的微生物中，器官接受者不僅對器官產生免疫反應，還對這些器官中的微生物產生免疫反應。

在之前的研究中，Alegre里和她的團隊已經證明，當小鼠接受皮膚移植時表皮葡萄球菌(S. epi)一種在人類皮膚上常見的細菌，這種細菌導致移植物輕度炎癥。然后，研究小組想知道，除了更容易理解的“同種異體反應”(即對組織中的外來細胞的反應)，宿主是否對移植物中的細菌產生了單獨的免疫反應，以及這兩種反應是否都可能損害移植物。

Alegre說:“移植物中的共生細菌與受體的共生細菌不同，因為每個個體都攜帶著一組獨特的微生物，所以宿主也可能把這些細菌視為外來細菌。我們認為，也許這兩種獨立的免疫反應(宿主對抗移植和宿主對抗細菌)可以附加或協同作用，對移植物產生更強大的免疫反應，并解釋為什么有微生物的器官的半衰期較短。”

處理一輩子的免疫記憶  

器官移植受者終身服用免疫抑制藥物，以防止他們的身體對捐贈器官產生免疫反應，但仍有相當一部分人對器官產生排斥反應。芝加哥大學研究人員的一項新研究表明，器官移植受者也會對移植物中的共生細菌產生免疫反應，增加對組織基因組成的免疫反應，并降低免疫抑制藥物的有效性。

在這項新的研究中，研究人員使用了來自芝加哥大學無菌設施的小鼠，這些小鼠在無菌環境中精心飼養，沒有被任何微生物定植。為了避免同種異體反應，研究小組將基因相同的供體小鼠的皮膚移植給受體。

當移植物第一次定植時，受試小鼠對移植物產生免疫T細胞反應，但當移植物保持無菌狀態時，受試小鼠沒有產生免疫T細胞反應。這種免疫反應會損害皮膚移植，但損害程度不大。

Alegre和她的團隊接著測試了之前對共生菌的免疫暴露是否會對由類似細菌定植的移植物造成更大的損害，所以他們用S. epi感染了一些受體小鼠，在移植之前，讓它們對細菌產生記憶反應。當這些小鼠隨后接受了帶有類似細菌定植的皮膚移植時，免疫反應要強烈得多，并顯著破壞了新組織。這一點很重要，因為移植患者在一生中已經通過日常的割傷、擦傷、感染和飲食接觸了許多細菌和其他微生物。

最重要的是，當他們將基因不同并帶有細菌定植的皮膚移植給小鼠時——模擬大多數人類器官移植的場景——他們發現，延長移植存活時間的免疫抑制藥物在幼稚小鼠身上并沒有在具有抗菌記憶的小鼠身上起作用。

Alegre說:“這就解釋了為什么當你移植肺或腸時，病人的表現不如移植無菌器官時，必須接受更高水平的免疫抑制。你不僅要處理對移植物的反應，還要處理移植物對細菌的反應。”