結(jié)腸作為屏障組織，代表了一種獨特的免疫微環(huán)境，免疫細(xì)胞在其中表現(xiàn)出對多種微生物群落的耐受性，且腸道微生物組成也與許多疾病狀態(tài)相關(guān)，因此，了解免疫細(xì)胞和結(jié)腸微生物之間健康、穩(wěn)態(tài)的關(guān)系是至關(guān)重要的。英國桑格研究院研究團(tuán)隊在Nature Immunology（IF 25.606）上發(fā)表題為“Distinct microbial and immune niches of the human colon”的研究結(jié)果，在這項研究中，研究人員利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)合微生物測序發(fā)現(xiàn)胃腸道菌群和免疫細(xì)胞之間相互作用密切，并表現(xiàn)出區(qū)域特異性，并將免疫細(xì)胞的差異和不斷變化的微生物組成聯(lián)系起來，擬為未來研究不同腸道疾病對腸道特定區(qū)域的偏好性機制提供理論基礎(chǔ)。

研究材料
從健康結(jié)腸的盲腸、橫結(jié)腸、乙狀結(jié)腸和淋巴處分離出的免疫細(xì)胞和腸道菌群

技術(shù)路線
· 步驟1：16S rRNA測序技術(shù)揭示胃腸道微生物組成的區(qū)域異質(zhì)性；
· 步驟2：單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)闡明胃腸道中免疫細(xì)胞的比例具有區(qū)域特異性
· 步驟3：胃腸道菌群和免疫細(xì)胞之間相互作用密切，協(xié)同影響不同腸道疾病。

研究結(jié)果
1. 胃腸道菌群具有區(qū)域特異性
為了繪制結(jié)腸黏膜的微生物組成，作者對來自歐洲12名無病已故捐贈者的盲腸、橫結(jié)腸和乙狀結(jié)腸黏膜的拭子進(jìn)行了16S rRNA測序。該結(jié)果發(fā)現(xiàn)主要的腸道菌遍布每個供體的腸道，但從近端到遠(yuǎn)端結(jié)腸黏膜呈現(xiàn)出微生物組成的異質(zhì)性，揭示了特定的菌屬偏好定殖某些結(jié)腸區(qū)域。

2. 胃腸道中免疫細(xì)胞的異質(zhì)性
接下來，作者試圖確定在結(jié)腸微生物組中觀察到的異質(zhì)性是否伴隨著宿主免疫細(xì)胞的差異。作者從捐贈者的MLNs（腸系膜淋巴結(jié)）和結(jié)腸組織中分離41,650個免疫細(xì)胞進(jìn)行scRNA-seq，將所有細(xì)胞分為25個細(xì)胞群，其中MLNs和結(jié)腸組織中存在不同的細(xì)胞群。為了確定結(jié)腸從近端到遠(yuǎn)端免疫細(xì)胞的差異，作者分析了MLNs和結(jié)腸區(qū)域內(nèi)細(xì)胞類型的相對比例，MLNs和結(jié)腸之間的T細(xì)胞和B細(xì)胞的激活和記憶狀態(tài)存在顯著差異，表明這些細(xì)胞類型是受環(huán)境塑造的。

3. IgA響應(yīng)乙狀結(jié)腸中微生物組成的變化
先前的研究表明，IgA 是由漿細(xì)胞分泌的，以響應(yīng)特定細(xì)菌種類的存在。鑒于此，作者研究了在乙狀結(jié)腸中觀察到的漿細(xì)胞活化增加是否與細(xì)菌種類的差異有關(guān)。與來自盲腸和橫結(jié)腸的細(xì)菌相比，來自乙狀結(jié)腸的更大比例的細(xì)菌對IgA結(jié)合呈陽性。此外，IgA調(diào)理細(xì)菌的鳥槍法測序揭示了乙狀結(jié)腸中更豐富的物種群落。與盲腸相比，乙狀結(jié)腸中IgA結(jié)合細(xì)菌的多樣性較低。這些數(shù)據(jù)表明，與盲腸相比，乙狀結(jié)腸的IgA⁺ 漿細(xì)胞對豐富且代表性不均的細(xì)菌群落有反應(yīng)，這可能有助于它們的激活狀態(tài)增加、對結(jié)腸的強烈歸巢和趨向于更大的克隆多樣性。

小編小結(jié)
作者通過腸道微生物數(shù)據(jù)和scRNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，分析突出了環(huán)境信號在塑造和維持腸道免疫細(xì)胞組成以及功能穩(wěn)定中的重要性。這些免疫細(xì)胞和微生物在結(jié)腸上的穩(wěn)定狀態(tài)，可能為理解不同腸道疾病向腸道特定區(qū)域傾斜的機制提供了一個平臺。