Science：胃中的 2 型免疫回路控制哺乳动物对饮食几丁质的适应

原文题目：A type 2 immune circuit in the stomach controls mammalian adaptation to dietary chitin

通讯作者：STEVEN J. VAN DYKEN

隶属单位：美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院病理学和免疫学系

DOI：10.1126/science.add5649

膳食纤维摄入与代谢紊乱（如肥胖）的风险降低有关，并且 2 型免疫激活与代谢稳态有关，但对特定纤维的降解如何影响宿主免疫和代谢知之甚少。在哺乳动物中，消化始于上消化道，并通过机械力、神经反馈和酶促活动来促进消化，这些活动在进入高度吸收性的小肠之前协调食物团的化学和物理破坏。消化对于营养提取至关重要，这在减肥手术方法中很明显，通过减少或绕过胃消化来抵消营养过剩。营养物质的可用性也受到膳食纤维富集的限制，因为大多数大块的不溶性多糖对哺乳动物酶的消化具有抵抗力，并且仅受到远端肠道微生物的有限降解。一个值得注意的例外是甲壳素（β-1,4-聚-N-乙酰氨基葡萄糖）。甲壳素是地球上最丰富的天然多糖之一，是节肢动物和真菌的组成部分，是 2 型免疫反应的引发剂。研究人员假设几丁质以一种独特的方式被消化，因为广泛保守的几丁质酶由共生微生物和哺乳动物编码，特别是那些消耗几丁质的哺乳动物。    

图1：先天性2型免疫反应是由胃胀和饮食中的几丁质引发的。

在整个灵长类动物进化过程中，几丁质的消耗与CHIA基因选择有关，富含几丁质的真菌和节肢动物是现代和古代人类饮食的组成部分。哺乳动物糖基水解酶基因选择也与淀粉消耗有关，但摄入后对特定膳食纤维的适应主要归因于肠道微生物组成的变化。如图所示，哺乳动物编码一个内源性回路，该回路通过AMCase产生实现几丁质分解代谢和营养提取。该途径由胃胀、神经肽释放和不溶性几丁质纤维引起的 2 型细胞因子产生触发，随着时间的推移导致胃肠道重塑和主要细胞 AMCase 诱导。这反过来又可以增强几丁质的消化。    

图 2：持续的几丁质摄入可促进胃肠道重塑和脂肪 ILC2 反应。

在人类中，导致几丁质酶活性降低的 CHIA 变体与哮喘有关，这支持 AMCase 在粘膜防御和营养提取中的双重作用，正如最初提出的那样。产生AMCase的主要细胞产生额外的消化酶，如胃蛋白酶原和脂肪酶，这表明胃ILC2可能协调一种反应，改善顽固性昆虫或真菌食物的整体消化，可能代表了杂食动物适应不同饮食的策略。尽管微生物组成会因几丁质和其他多糖而改变，但研究人员发现哺乳动物的适应不依赖于共生微生物群，并且AMCase是胃肠道中几丁质酶活性的主要来源，从而将几丁质消化与其他丰富的不溶性多糖（如纤维素）区分开来。    

该研究结果进一步阐明了几丁质如何通过机械拉伸启动2型免疫启动的机制，从而将物理组织扰动与免疫分支联系起来，该分支越来越被认为是维持体内平衡以应对各种环境破坏以及神经和饮食波动。有趣的是，哺乳动物对几丁质的适应影响了对蠕虫感染和代谢稳态的先天抵抗力，这表明几丁质消化途径与肠道蠕虫共同进化，可能代表了肥胖等代谢疾病的治疗靶点。    

图 3：AMCase 是膳食几丁质消化所必需的。

在这项工作中，研究人员描述了哺乳动物对饮食几丁质的适应，该适应由胃先天免疫激活和酸性哺乳动物几丁质酶（AMCase）协调。几丁质消耗导致小鼠胃簇细胞和第 2 组先天淋巴细胞 （ILC2） 产生胃胀和细胞因子，从而驱动表达 AMCase 的酶促主细胞的扩增，从而促进几丁质消化。    

图5:膳食甲壳素可改善高脂肪饮食引起的肥胖症的代谢健康。

尽管几丁质影响肠道微生物组成，但ILC2介导的组织适应和胃肠道反应在无菌小鼠中得以保留。在没有 AMCase 的情况下，持续的几丁质摄入会导致基础 2 型免疫力增强、肥胖减少和对肥胖的抵抗力。这些数据定义了一个内源性代谢回路，通过增强消化功能，从不溶性膳食成分中提取营养。

DOI：10.1126/science.add5649

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！