宿主与微生物的共同进化对互利互惠关系的发展至关重要,尤其是在动物的消化系统与中。肠道微生物对宿主的免疫和代谢发育以及整体肠道稳态等过程至关重要。我们对肠道微生物中的细菌已经进行了许多详细的研究,但对其中的真菌和古菌仍知之甚少。
2023年8月3日,芝加哥大学 Eugene Chang 团队在 Science 期刊发表了题为:Peptide YY: A Paneth cell antimicrobial peptide that maintains Candida gut commensalism 的研究论文。
YY肽(PYY)是一种由肠内分泌细胞(ECC)表达和分泌的肠道激素,通过产生饱腹感来控制食欲。而这项最新研究发现,肠道特异性潘氏细胞(Paneth Cell)也表达PYY的一种形式,其可作为一种抗菌肽(AMP),在维持肠道微生物群的健康方面也发挥着至关重要的作用,它可以防止白色念珠菌变成危险的致病形式。
论文通讯作者 Eugene Chang 表示,我们队肠道微生物组中是什么调控这些真菌知之甚少,我们只知道真菌就在那里,但不知道是什么使它们处于对我们健康有益的状态。这项最新研究显示,YY肽实际上对维持肠道中的真菌共生很重要。
一开始,研究团队并没有打算研究肠道微生物组中的真菌。这篇论文的第一作者 Joseph Pierre 博士在研究产生PYY的小鼠肠内分泌细胞时,注意到了PYY也存在于潘氏细胞(Paneth Cell)中,潘氏细胞是哺乳动物肠道中重要的免疫系统防御者,通过分泌几种抗菌化合物来防止危险细菌的繁殖。这看起来并不合理,因为此前PYY被认为只是一种食欲激素。当研究团队对各种细菌进行测试时发现,PYY也不擅长杀死细菌。
然而,当他们检索具有类似结构的其他种类的肽时,发现了一种与PYY相似的肽——Magainin 2,这是一种存在于非洲爪蛙皮肤上的抗菌肽,可以保护其免受细菌和真菌的感染。因此,研究团队开始测试PYY的抗真菌特性。事实证明,PYY不仅是一种有效的抗真菌剂,而且是一种非常特殊的抗真菌剂。
完整的,未经修饰的PYY有36个氨基酸(PYY1-36),当潘氏细胞将其分泌到肠道中时,它是一种有效的抗真菌肽。而当内分泌细胞产生PYY时,它会被切掉两个氨基酸(PYY3-36),从而转化为一种肠道激素,该激素可以通过血液传播,产生饱腹感,告诉大脑你不饿了。
白色念珠菌(C. albicans),也叫白假丝酵母菌,属于一种真菌,通常在口腔、皮肤和肠道中少量生长。其以基本的酵母形态在体内共生的,但在适当的条件下,它会转变成所谓菌丝形态,进而大量生长,导致鹅口疮,口腔和喉咙感染,阴道感染,或更严重的全身感染。
研究团队使用PYY对这种形态的白色念珠菌进行测试时,结果显示,PYY有效阻止了这些真菌的生长,杀死了更多的菌丝形态的白色念珠菌,同时保留了共生的酵母形态白色念珠菌。
Eugene Chang 表示,这是由潘氏细胞分泌的先天抗菌肽的一个独特例子,它可以特异性杀死致病性的菌丝形态的白色念珠菌,而不影响其酵母形态的共生形式。
虽然PYY可能是对抗真菌感染的有用工具,但其新发现的功能也可能在消化系统疾病中发挥作用。克罗恩病患者的回肠(小肠的最后一部分)中通常有功能失调的潘氏细胞。Eugene Chang 表示,这种功能失调和PYY的缺乏可能会为真菌的过度生长创造环境,从而引起疾病发作。
论文链接:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq3178