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肠道内菌群也包括真菌,但关于真菌如何受到控制避免导致菌群紊乱的宿主机制并不太清楚。最近《科学》报道了一种调控方式,来自肠道粘膜隐窝底部的潘氏细胞能分泌一种特殊的调节真菌的肽PC-PYY,这种肽能选择性抑制真菌菌丝型活性,但对细胞型活性没有影响,这对于控制真菌的“毒性”十分重要,可能是肠道菌群平衡的重要调控模式。
《科学》编辑:哺乳动物胰腺和肠道肠内分泌细胞分泌一系列肽,包括胰多肽YY (PYY),影响肠道分泌、运动和食欲。肠道中的潘氏细胞将几种抗菌肽分泌到腔内以调节微生物群以及PYY。注意到PYY类似于已知抗菌肽的结构,Pierre等人。研究了PYY的另一个功能的可能性(见Lin和Iliev的观点)。与内分泌形式不同,Paneth细胞衍生的PYY是全长的,尽管它具有一些抗菌活性,但它在抑制无处不在的肠道真菌白色念珠菌从共生酵母形式转变为侵入性菌丝形式方面最有效。因此,全长PYY似乎在控制小鼠微生物群的真菌成员方面起着重要作用。
摘要:哺乳动物肠道分泌一系列多功能肽,影响食欲、肠道分泌物和运动,而其他肽则调节微生物群。我们发现肽YY(PYY1-36),但不是内分泌型PYY3-36,作为肠道上皮细胞 (PC) 表达的抗菌肽 (AMP)。小肠潘氏细胞PC-PYY被包装成分泌颗粒,并通过表面粘液分泌并保留,从而优化PC-PYY活性。虽然PC-PYY显示出一些抗菌活性,但它对毒性白色念珠菌菌丝表现出选择性抗真菌活性,但不作用于酵母形式。PC-PYY是一种阳离子分子,与真菌菌丝的阴离子表面相互作用,引起真菌膜破坏和转录重编程,选择酵母表型。因此,PC-PYY是一种抗真菌AMP药物,有助于维持肠道真菌共生现象。
Peptide YY: A Paneth cell antimicrobial peptide that maintains Candida gut commensalism | Science
后生动物和微生物的共同进化一直是发展互惠互利关系的基础,尤其是在动物的消化道中。肠道微生物形成区域特异性稳定和有弹性的群落,这对于免疫和代谢发育以及整体肠道稳态等过程至关重要(1)。肠道细菌已被详细研究,但对肠道真菌和古细菌知之甚少。微生物群似乎在健康宿主中受到调节,尽管对宿主监测和肠道真菌种群的控制知之甚少。
肽YY(PYY)是一种饱腹感激素,由肠内分泌细胞(EEC)表达和分泌(2)。在这项工作中,我们发现肠道特异性潘氏细胞(PC)也表达另一种形式的PYY,其作为抗菌肽(AMP)具有对白色念珠菌的选择性活性。这种真菌通常作为共生酵母发现,但在转化为其菌丝形式时会变得致病(3)。PC-PYY的抗菌功能通过抑制机会性念珠菌属的酵母到菌丝的转化,在维持真菌共生中发挥作用。
在潘氏细胞中观察到 PYY 的存在
在观察小鼠回肠远端粘膜肠内分泌L细胞时,我们偶然观察到表达溶菌酶(LYZ1)的PC中的饱腹感调节肽PYY免疫染色(图1,A和B)。这一发现值得注意,因为PC是在大多数哺乳动物中发现的肠道粘膜上皮细胞,其分泌针对病原体的AMPS并调节局部肠道微生物群(4)。我们确认了健康成人回肠PC中的PYY免疫定位(图)。S1A),通过重组肽猝灭观察到抗体表位特异性(图)。S1,B和C),并通过荧光原位杂交(FISH)鉴定PC中的PYY mRNA(图1B)。为了获得更高的分辨率,使用受激发射损耗(STED)和SP8共聚焦显微镜来显示PYY和LYZ1在空肠和回肠中被包装成离散的颗粒(图1,C和D,图)。S2,A和B以及电影S1),提高了这些肽具有不同作用,分选途径和调节的可能性(5)。激光捕获小鼠回肠显微切割,然后进行定量RT-PCR显示基底隐窝中具有强大的PYY转录本水平,与其他PC特异性AMP转录本一致(图1,E和F)。对公开沉积的鼠小肠上皮单细胞RNAseq数据集的重新分析确定了与Scg1,Cck和Glp1共表达的成熟EEC群体中的PYY表达,以及在与Dfa17,Atg16l1,Defa5和Lyz1共表达的PC中(图)。S3、A和B)(6)。在人类蛋白质图谱单细胞RNA数据库中搜索PYY,显示PC中的检测结果(图)。S3C)。
真菌通常存在于“健康”的肠道微生物组中。酵母白色念珠菌存在于70%的人类中(16),但可以转变为机会性病原体(17)。PYY在脊椎动物物种中高度保守(18),迄今为止其唯一已知的功能是内分泌(19,20)。在这里,我们报告PC-PYY提供功能特异性AMP活性,对抗具有有限抗菌活性的白色念珠菌的侵入性菌丝形态型。此外,PC-PYY被包装成分泌颗粒,与携带Lyz1的分泌颗粒不同,如果粘膜表面暴露于真菌菌丝,则释放,但如果暴露于酵母,则不会释放。阳离子PC-PYY的特异性似乎在于其与白色念珠菌菌丝阴离子表面电荷的静电相互作用,通过菌丝和酵母表面的阳离子探针成像确定,并用硫酸盐进行电荷猝灭实验,抑制PC-PYY活性。一旦分泌,PC-PYY就会保留在肠腔的上覆粘液中。最后,我们表明PC-PYY驱动白色念珠菌菌丝中的转录编程与细胞死亡和毒力下调一致,而共生酵母通过下调促进酵母到菌丝过渡的途径做出反应。因此,PC-PYY的微生物选择性,活化和粘液区室化将其与其他AMP区分开来,后者对微生物具有更广泛的活性(4,21)。
我们的研究表明,PYY对白色念珠菌的毒性形式具有活性,而对其他共生微生物则不那么有效。我们在其他种类的念珠菌(包括都柏林念珠菌和热带念珠菌)中观察到了PC-PYY的类似膜破坏作用,但没有观察到呼吸道病原体烟曲霉,因此我们得出结论,这些观察结果可能是肠道真菌病理学特有的。这种特性可以说在维持肠道真菌群处于共生状态方面发挥着作用。这一发现补充了最近的工作,这些研究显示了肠道粘蛋白聚糖的抗毒力特性(22)和对白色念珠菌菌丝的特异性粘膜IgA反应,其同样抑制毒力并保持共生(23)。
这项研究有几个重要的局限性。首先,我们的体内模型使用了全局PYY KO,它破坏了内分泌PYY功能,与PC特异性PYY突变体相比,这可能会混淆结果。为了限制这一点,在发生由PYY敲除引起的代谢破坏之前使用幼小动物。其次,尽管在几个单细胞RNAseq数据库中发现了PYY,但并非所有数据库都报告了它的存在,这表明表达丰度低或区域可变,与我们的数据一致。最后,我们采用20至30μM的体外PYY浓度,而基线时发现PYY在肠粘液中为8至10μM,但在白色念珠菌攻击时升高。
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GMT+8, 2024-11-23 23:21
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