J Immunol：肠道菌群或能将膳食纤维加工成机体抗过敏“神器”！

人类和肠道微生物组之间存在的复杂关联已经成为一个热门的研究话题，科学家们也通过不断地研究揭开了为何健康饮食会带来更健康生活的新原因。膳食纤维就是这种联系的一个特别重要的方面，当我们摄入这些主要存在于植物性食物中的化合物时，机体的肠道菌群就会将其分解为称之为短链脂肪酸（SCFAs，short-chain fatty acids）的小分子，在过去几年里，有研究揭示了SCFAs的多种重要的抗炎性和免疫调节效应。

SCFAs与机体免疫系统相互作用的方式之一就是通过介导肥大细胞的激活，这些白细胞会被装载称之为“颗粒”的小囊结构，其中充满了酶类和诸如组胺等信号分子。当肥大细胞检测到抗原（异物）存在时，其就会激活并经历脱颗粒，并将这些物质释放到附近组织诱发快速的免疫反应，通常情况下，肥大细胞在包括花粉症和严重食物过敏等过敏性疾病中扮演着重要的作用；尽管有大量研究证据表明，SCFAs具有抗过敏的特性，但其调节肥大细胞功能背后的确切机制，研究人员并不清楚。

近日，一篇发表在国际杂志The Journal of Immunology上题为“Butyrate, Valerate, and Niacin Ameliorate Anaphylaxis by Suppressing IgE-Dependent Mast Cell Activation: Roles of GPR109A, PGE2, and Epigenetic Regulation”的研究报告中，来自东京科学大学等机构的科学家们决定对小鼠和SCFAs进行广泛的实验研究来解决这一知识差距。

最初研究人员发现，利用两种代表性的SCFAs：丁酸和戊酸来喂养小鼠或能明显抑制其机体中被动的皮肤过敏反应（一种在实验室条件下通过人工诱导的已被充分研究的过敏反应），利用肥大细胞培养物，研究人员发现，利用多种SCFAs来处理肥大细胞或能抑制机体IgE所介导的激活，而这就是过敏反应的关键通路。

通过随后涉及遗传修饰细胞和精确的RNA抑制剂等相关实验，研究人员设法进一步拼凑出这一谜题的合理解释，研究人员还发现，SCFAs主要会通过两种方式来介导对肥大细胞的激活：

第一种就是通过对GPR109A受体的识别和相互作用，当与SCFA结合后就会发生化学级联反应，最终合成并分泌前列腺素。这些物质能与肥大细胞中的EP3相互作用，预防脱颗粒过程发生，也能限制组胺的释放并减少过敏反应；

第二种则是通过表观遗传学方法或可逆地改变特定基因，研究人员证实，SCFAs能改变组蛋白去乙酰化酶的抑制活性，后者能调节表观遗传学修饰，这就会导致IgE受体表达水平的改变，最终就会抑制肥大细胞的脱颗粒过程。

其它实验结果表明，非甾体类抗炎性药物能抑制SCFAs的抗过敏效应，而且能与GPR109A受体相互作用的维生素B3也能抑制肥大细胞的脱颗粒过程。因此，本文研究发现或能帮助科学家们引导机体如何在肠道菌群的帮助下帮助调节免疫系统的复杂性，而且过敏症患者也能从这些研究见解中获益。

肥大细胞的激活是多种过敏性疾病发生的常见原因，其并不局限于过敏反应，此外，研究者认为，过敏性患者发病频率的增加或与其几十年的饮食改变有关，过敏很常见，有数据显示每两个日本人中就有一人患有某种过敏性疾病，而本文研究结果表明，膳食纤维或许就是治疗过敏性疾病的有效手段。考虑到仅在美国每年就有大约20万人因过过敏症前往急诊室治疗，因此本文研究不仅能通过预防这些危险性的状况来挽救患者的生命，还有助于减轻卫生保健系统的负担。

Nishiyama教授对本文研究结果非常满意，他指出了健康饮食的重要性，利用科学证据来证明饮食状况如何影响机体健康是很重要的，本文研究揭示了部分复杂的调节机制，其涉及多种食物相关的组分，包括膳食纤维、SCFAs、多不饱和脂肪酸和维生素。值得注意的是，目前研究人员打算深入研究，通过重点关注特定的SCFAs来调查粘膜环境和机体免疫调节之间的关联，这或许有望帮助很快揭示多种食物对机体健康的益处。

综上，本文研究结果表明，SCFAs或能在体内和体外抑制IgE所介导的肥大细胞的激活，其中涉及GPR109A、PGE2和表观遗传调节。

参考文献：

Kazuki Nagata，Daisuke Ando，Tsubasa Ashikari, et al. Butyrate, Valerate, and Niacin Ameliorate Anaphylaxis by Suppressing IgE-Dependent Mast Cell Activation: Roles of GPR109A, PGE2, and Epigenetic Regulation, The Journal of Immunology (2024). DOI:10.4049/jimmunol.2300188