已知免疫介导的肠道疾病如移植物抗宿主病(GVHD)或炎性肠病的严重程度与肠道微生物组的改变有关,但导致微生物群落中这种破坏的原因仍然是一个谜。
贝勒医学院,密歇根大学的研究人员以及与GVHD动物模型合作的机构今天在“免疫”杂志上报道,肠道微生物组的改变与免疫介导的肠道后肠道内氧气水平的增加有关。损害。药理学上降低肠道氧水平减轻了微生物失衡并降低了肠道疾病的严重程度。
主要作者Pavan Reddy博士,贝勒Dan L Duncan综合癌症中心教授兼主任说:“有很多数据显示微生物在许多疾病中发生变化,但我们不了解情况。”密歇根大学在这个项目的发展过程中。“这项研究是第一个为肠道微生物组失衡提供解释和潜在解决方案的研究之一,这种失衡加剧了GVHD和其他炎症性肠道疾病。”
GVHD是一种潜在的危及生命的骨髓移植并发症。雷迪说:“这是一种并发症,可以阻止我们使用这种疗法,这种疗法已被证明对治疗许多血液癌症和遗传性血液疾病有效。”。“这个想法是了解是什么使GVHD恶化,以便我们能够有效地控制它,这项研究也与更常见的炎症性肠病有关,包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。”
Reddy和他的同事们发现,免疫细胞对肠细胞造成的损害阻止了这些细胞充分利用氧气来发挥其正常功能。因此,肠细胞不使用的所有氧气都会进入肠道,改变了常驻微生物的环境。
Reddy说:“我们在肠道中的大部分'好微生物'都是在缺氧的环境中生长的-氧气对它们有毒,它们被称为厌氧(无氧)细菌。”。“当肠道中的氧气水平增加时,这些微生物倾向于消失,并且需氧微生物倾向于生长。氧气水平的增加为这些炎性疾病背景下的微生物组变化提供了解释。”
研究结果表明,通过降低肠道内的氧气水平来恢复正常环境可以帮助重建微生物群落的平衡并导致GVHD的减弱。
“事实上,我们发现降低肠道氧气水平实际上在动物模型中改变了GVHD的进展,”Reddy说。“我们发现减少铁超负荷的常用药物铁螯合剂减轻了微生物失衡并降低了GVHD的严重性。”
铁螯合剂已用于治疗过量铁引起组织损伤的病症,例如血色素沉着症。铁螯合剂是与铁结合,将其拉出并从体内移除的化合物。“我们发现铁螯合剂也可以作为吸氧器,”雷迪说。“在我们的动物模型中,铁螯合剂去除了肠道中的铁,促进了缺氧环境的恢复,使厌氧细菌有机会开花,重要的是,这降低了GVHD的严重程度。”
研究人员的下一步包括进行研究以确定铁螯合是否有助于控制接受骨髓移植的患者的GVHD严重程度。
铁螯合的另一个优点是可以减少或避免使用通常用于控制GVHD的免疫抑制药物。抑制免疫系统可以控制GVHD,但也有利于感染,这可能危及生命。Reddy说:“如果铁螯合有助于控制患者的病情,那么治疗GVHD将是一种新的非免疫抑制方法,副作用似乎很小。”。
这项工作的其他贡献者包括Keisuke Seike,Anders Kiledal,Hideaki Fujiwara,Israel Henig,Marina Burgos da Silva,Marcel R.M.van den Brink,Robert Hein,Matthew Hoostal,Chen Liu,Katherine Oravecz Wilson,Emma Lauder,Lu Li,Yaping Sun,Thomas M.Schmidt,Yatrik M.Shah,Robert R.Jenq和Gregory Dick。作者隶属于以下一个或多个机构:贝勒医学院,密歇根大学,冈山大学医院,以色列Rambam医疗保健校区,纪念斯隆凯特琳癌症中心,耶鲁大学医学院和MD安德森癌症中心。
这项工作得到了美国国立卫生研究院P01HL149633,HL152605,CA217156,R01CA148828、4 R01CA245546和R01DK095201的支持。国家癌症研究所奖项编号R01-CA228358,R01-CA228308,P30 CA008748 MSK癌症中心支持补助金/核心补助金和P01-CA023766提供了进一步的支持;国家心肺血液研究所奖项编号R01-HL123340和R01-8 HL147584;三机构干细胞倡议和NIH授予CA46592。