丁酸介导下肠道菌群与宿主免疫互作机制的研究进展

梁开阳，孙志洪，谭支良，刘 勇*

(1. 西南大学动物科学技术学院，重庆 400700； 2. 中国科学院亚热带农业生态研究所，亚热带农业生态过程重点实验室，长沙 410125)

菌群来源的丁酸作为免疫调节因子，在先天免疫细胞的产生、转移及功能发挥等重要免疫学过程中起重要调节作用；丁酸经多种途径调节机体适应性免疫活性，包括激活细胞表面受体G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptors，GPCRs)、抑制组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)和代谢整合等机制[1-2]。因此，本文将聚焦于产丁酸菌-丁酸-宿主免疫系统之间的互作关系，系统地概述产丁酸菌及丁酸对宿主先天性免疫和适应性免疫系统的影响及其潜在的互作机制。

1 肠道菌群代谢产物-丁酸的生成途径

肠道菌群作为机体最大的隐形器官，通过调控宿主营养素代谢和机体免疫状态而维持机体健康稳态。在哺乳动物大肠厌氧微生物的作用下，碳水化合物(carbohydrate，CHO)被降解发酵产生大量的短链脂肪酸(short chain fatty acids，SCFAs)，包括乙酸、丙酸、丁酸，其中丁酸(butyrate)在调节宿主能量代谢、肠道内环境和宿主免疫系统中发挥重要作用。目前已知丁酸的微生物代谢通路中，乙酰辅酶A(acetyl-CoA)通路是最主要的途径，丁酰辅酶A(butyrate phosphate)通过丁酰辅酶A:乙酰辅酶A转移酶(butyryl-CoA:acetate CoA-transferase，BUT)和丁酸激酶(butyrate kinase，BUK)产生丁酸[3-4]，如图1所示。

图1 肠道菌群代谢生成丁酸的主要代谢路径Fig.1 The major metabolic pathways of butyrate by gut microbes

丁酸生成菌(butyrate-producing bacteria，BPB)是宿主肠道中重要的功能菌群，主要存在于盲肠和结肠，以厚壁菌门(Firmicutes)为主，还包括梭杆菌门(Fusobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)等；而在属水平上则有毛螺菌属(Lachnospiraceae)、梭菌属(Clostridium)、真杆菌属(Eubacterium)、粪杆菌属(Faecalibacterium)、丁酸弧菌属(Butyrivibrio)、罗斯菌属(Roseburia)和厌氧菌属(Anaerostipes)等[5-7]。……