肠道会根据进食情况调节营养代谢，这种细胞是关键“调节剂”

【资料简介】

 

 

 

我们的胃肠道是一个复杂的生态系统，与外界保持着不断的联系，可以从环境中获取营养、维持生命能源。但同时，它也是威胁生命的病原体和毒素的窗口。因此，胃肠道需要应对复杂和不断变化的环境，平衡其养分吸收和宿主防御的功能平衡。相对于食草动物和食草动物，杂食动物的这一挑战无疑更为艰巨。

 

人类作为杂食动物的一员，必须适应不断变化的食物、毒素和病原体摄入。也就是说，我们这种杂食生活方式需要更加灵活的胃肠道，以适应各种营养素摄入的变化。科学家们不断探索着这种适应的分子、细胞机制及其调节。

 

为了明确小肠是否及如何能根据饮食中的营养物质调节消化和吸收相关的酶和转运蛋白，研究人员设计了特殊的动物饮食，各组仅在蛋白质与碳水化合物的比例上有所不同，并在喂食后通过RNA-seq评估了小鼠胃肠道中的基因表达变化以及系统性代谢情况。结果表明，高碳水化合物饮食影响了参与消化和吸收膳食碳水化合物(以下称为“碳水化合物转录程序”)的肠道和胰腺基因的上调。并且，这一变化与营养处理的功能变化一致。

 

有研究表明，局部组织应对环境变化而产生的转录变化可能与上皮重塑有关。因此，研究人员推测组织驻留淋巴细胞和肠上皮细胞之间的协调作用可能与营养物质处理与利用具有相关性。

 

研究人员对喂食高碳水或高蛋白饮食的小鼠小肠上皮进行了单细胞测序，结果显示，喂食高碳水化合物饮食的小鼠表现出特殊的肠上皮细胞亚群的频率变化。高碳水化合物饮食仅5天后即可诱导碳水化合物转录程序改变，并引起肠上皮细胞重塑。因此，研究人员认为，上皮重塑可能是肠道适应环境变化的一般策略。

 

那么，上皮细胞对葡萄糖的直接感知是否足以驱动碳水化合物转录程序的变化呢？研究人员使用不同浓度的葡萄糖培养小肠类器官，其碳水化合物转录程序没有表现出该程序的上调。因此研究人员认为这一调节可能缺少关键细胞的参与。实验结果表明，T细胞参与调节上皮细胞的转录反应。出乎意料的是，研究人员发现γδ T细胞才是诱导碳水化合物转录程序所必需的细胞。

 

在进一步的研究中，研究人员发现IL -22在对高蛋白饮食的反应中上调，且在碳水化合物相关基因表达减少时表达增加，这表明IL-22可能是这个程序的负调控因子。因此，γδ T细胞通过抑制IL-22的表达来调节碳水化合物处理机制的饮食依赖表达。

 

总而言之，此研究定义了调节肠道对营养物感知的淋巴细胞-上皮回路，证明了肠道淋巴细胞在调节组织对饮食营养的反应中的作用。研究结果表明，淋巴细胞-上皮回路和上皮重塑代表了肠道适应环境变化的一般特征。这些适应作用在细胞和分子水平上将营养和屏障功能联系起来，使这种复杂的组织能够根据环境变化调节养分吸收和宿主防御之间的平衡