目前發(fā)現(xiàn)腸道菌群是發(fā)育、健康以及疾病過程中免疫系統(tǒng)的主要調(diào)控因素。有報道發(fā)現(xiàn)早產(chǎn)兒具有不同的微生物組成和不同的免疫細胞發(fā)育軌跡。而依賴免疫細胞的療法（例如檢查點抑制劑治療）的成功與否也與微生物的組成有關。使用微生物組調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)和增強治療效果受到的關注越來越多。但是由于在人體缺乏可行性實驗方法，對微生物群如何影響人體免疫細胞動態(tài)以及如何進行免疫調(diào)節(jié)干預的了解仍然有限。

2020年11月25日，來自美國紀念斯隆·凱特琳癌癥中心的Joao B. Xavier團隊在Nature發(fā)表題為The gut microbiota is associated with immune cell dynamics in humans的文章。研究了數(shù)百名住院腫瘤患者的腸道菌群和免疫系統(tǒng)的調(diào)控關系。

為了克服實驗可行性限制，該團隊收集了2003年至2019年間在紀念斯隆·凱特琳癌癥中心接受造血干細胞移植（haematopoietic cell transplantation  HCT）的患者的樣本進行分析。在接受HCT之前，需要對患者進行放化療，對機體免疫系統(tǒng)造成最嚴重的干擾。血液中的白細胞不斷被耗盡，導致每微升血液中性粒細胞少于500個，直到移植之后，骨髓釋放細胞，開始免疫重建。HCT還會損害腸道菌群，降低生物多樣性。這種治療方法會導致免疫細胞和微生物群發(fā)生重構，而不同的治療類型和患者，重構差異很大，因而可以同時研究兩者之間的關系，為實現(xiàn)研究人腸道菌群對免疫系統(tǒng)的影響提供了契機。

作者首先使用了自體糞便微生物移植（autologous faecal microbiota transplantation auto-FMT），研究其對外周白細胞重構的影響。作者分析發(fā)現(xiàn)中性粒細胞植入后的100天，14個FMT患者的中性粒細胞、淋巴細胞和單核細胞數(shù)量高于非FMT的19個患者。已經(jīng)有報道發(fā)現(xiàn)移植后免疫重建中淋巴細胞數(shù)量高的患者預后較好。因此闡明菌群如何調(diào)控免疫細胞可以為改善骨髓移植和免疫重建開辟新方法。作者接下來利用更大規(guī)模的患者隊列進行分析。

為了捕獲動態(tài)變化的過程，作者設計了兩組來分析：第一組使用了1096名患者的血液樣本和藥物數(shù)據(jù)，但沒有可用的微生物組信息；第二組是包含了841名患者的獨立隊列的數(shù)據(jù)，同時有微生物組樣本和外周血樣本數(shù)據(jù)，用來研究菌群對于免疫重建的影響。由第一組分析患者移植前后血液中中性粒細胞、淋巴細胞和單核細胞在免疫重建中的恢復過程每天的變化。作者利用第二組數(shù)據(jù)進行貝葉斯推斷（Bayesian inferences）進行分析，除卻與第一組以藥物為分類依據(jù)外，作者還按照細菌屬作為分類依據(jù)，分析相關WBC每天的變化。利用第一組分析得到的藥物與WBC動態(tài)變化關系可以作為第二組探索量化細菌屬對WBC動態(tài)變化的基準。

分析發(fā)現(xiàn)了與WBC上升和下降有關的細菌屬，并且這些結果在來自Duke的隊列中得到了驗證。其中細菌屬Faecalibacterium, Ruminococcus和Akkermansia是增加WBC最為明顯的細菌組合。幾種與WBC呈正相關的細菌屬是專性厭氧菌，其中有些可以產(chǎn)生細胞壁分子和短鏈脂肪酸參與免疫反應和粒細胞生成。其他一些細菌屬和膽酸鹽降解、維生素B1合成和丁酸形成相關，也能夠參與免疫系統(tǒng)與菌群相互作用穩(wěn)態(tài)的一部分。

細菌屬的相對豐度和WBC每日變化相關圖

本文利用大規(guī)模隊列研究將腸道菌群與人類免疫系統(tǒng)變化聯(lián)系起來，并揭示了相關菌群驅動的免疫調(diào)節(jié)。這項研究也為探索改善免疫療法，干預免疫系統(tǒng)的潛在微生物群開辟了路徑。

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https:///10.1038/s41586-020-2971-8