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【科技前瞻】Cell子刊:外泌体能够调节肠道菌群并缓解肠道炎症

时间:2019-07-02 来源:果妈的小确幸

饮食对人们肠道菌群的组成具有很大的影响,饮食的变化会导致菌群组成的变化。鉴于肠道菌群在维持宿主生理平衡中的重要作用,不健康的饮食可引发多种生理障碍,包括代谢紊乱。蔬菜由植物细胞组成,包含大量的核酸成分,如RNA。虽然包括食用植物在内的食物是肠道微生物的主要物质和能量来源,但是肠道细菌的基因表达是否受到食用植物RNA的影响尚不清楚,可食用植物来源的外泌体样纳米颗粒(exosome-like nanoparticle, ELN)中的RNA是否在激活芳烃受体诱导IL-22过程中发挥作用也未可知。

近日,最新研究报道了姜来源的外泌体样纳米颗粒中的小RNA会影响肠道菌群,并完善肠道的屏障功能,缓解小鼠的结肠炎症状。该研究通过匀浆、过滤、多步差速法等步骤从夏威夷生姜根、胡萝卜、大蒜、姜黄根和葡萄柚中提取外泌体样纳米颗粒。结果发现姜外泌体样纳米颗粒(GELNs)影响肠道微生物群,可以调节乳杆菌代谢物。研究人员选择乳杆菌进一步分析GELNs介导的乳杆菌生物学效应的分子机制。结果显示GELNs优先被肠道细菌吸收,引起细菌的组成、定位以及宿主生理学变化。富含磷脂酸(PA)的GELNs向鼠李糖乳杆菌(LGG)发送信号,优先摄取GELNs,GELN-RNAs与一组乳杆菌基因相互作用,改变肠道菌群的组成。同时,GELN-RNA处理的乳杆菌释放的代谢物反过来调节其他肠道细菌的生长。研究人员也在人体上对上述研究成果做了初步的验证,在58名志愿者中,28名服用姜外泌体样纳米颗粒,28名志愿者服用对照氯化钠溶液,结果28名GELNs组志愿者的粪便中出现乳杆菌增多的现象。

作为概念性研究,这些结果发现了乳杆菌选择性摄取GELN的基础,揭示了植物外泌体如何调节肠道菌群与宿主细胞之间相互作用的机制。因为饮食衍生的外泌体样纳米颗粒miRNA和脂质的组成在不同食物中是不同的,并且每个外泌体样纳米颗粒中的miRNA靶向特定细菌mRNA,所以该特征可以用于微生物组学干预以用于治疗人类肠道问题与菌群失调相关的疾病。



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Plant-derived exosomal microRNAs shape the gut microbiota.

The gut microbiota can be altered by dietary interventions to prevent and treat various diseases. However, the mechanisms by which food products modulate commensals remain largely unknown. We demonstrate that plant-derived exosome-like nanoparticles (ELNs) are taken up by the gut microbiota and contain RNAs that alter microbiome composition and host physiology. Ginger ELNs (GELNs) are preferentially taken up by Lactobacillaceae in a GELN lipid-dependent manner and contain microRNAs that target various genes in Lactobacillus rhamnosus (LGG). Among these, GELN mdo-miR7267-3p-mediated targeting of the LGG monooxygenase ycnE yields increased indole-3-carboxaldehyde (I3A). GELN-RNAs or I3A, a ligand for aryl hydrocarbon receptor, are sufficient to induce production of IL-22, which is linked to barrier function improvement. These functions of GELN-RNAs can ameliorate mouse colitis via IL-22-dependent mechanisms. These findings reveal how plant products and their effects on the microbiome may be used to target specific host processes to alleviate disease.




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