第 453 期

研究發展
腸道與其他器官之間免疫溝通的密碼
NHRI researcher reports infection-induced intestinal oxidative stress triggers organ-to-organ immunological communication in Drosophila

人體腸道內有數量龐大的微生物在裡面居住著，其數量遠超過人體腸道的細胞數目。一部分的微生物能與人體和平共存，甚至互利共生。然而，腸道若感染有害的細菌不僅會造成腸道自身的疾病，也會造成其它器官的發炎反應。為什麼腸道有害細菌會引起其它器官的免疫反應？其確切作用機轉有待探索。

本院分子與基因醫學研究所莊志立研究員與清華大學潘榮隆教授合作，共同指導博士班研究生吳師誠，利用腸道細菌餵食果蠅的幼蟲，發現這些果蠅腸道感染產生活性氧自由基後，會誘發腸道產生另外一種活性自由基（一氧化氮，NO），腸道利用這些活性自由基，將腸道感染的消息傳遞給血球細胞，然後再以這些血球細胞作為器官之間的訊號傳遞媒介，通知其他器官啟動免疫反應。揭開了腸道與其他器官之間免疫溝通的密碼。

研究人員以相當於人類肝臟功能的果蠅器官脂肪體作為實驗標地，發現當果蠅腸道活性氧自由基增加時，腸道內增加的活性氧自由基透過一氧化氮及紅血球及另一種非一氧化氮的訊息傳遞，活化果蠅的脂肪內NF-κB/Rel轉錄因子，果蠅的肝臟及時啟動抗菌胜肽的免疫反應，引起果蠅肝臟系統性的免疫反應。充分證實人類各器官的免疫反應與腸道健康有著密切的關聯。這項研究成果，已於近日發表在美國知名的細胞（Cell）期刊的系列雜誌（細胞宿主與微生物，Cell Host & Microbe）上，並且獲得該期刊專文特別介紹。

正常人體腸道內存在超過500種菌屬種類，其數目約為1014 （十兆）個，是人體腸道細胞總數的10倍以上。腸道內若住進一些有害的細菌，則會發生腸道發炎性疾病，例如克隆氏症和潰瘍性大腸炎，如果長期感染有害的細菌，甚至會增加發生腸癌的機會。過去的研究僅知道腸道感染後會產生活性氧自由基，這些活性自由基會殺死腸道內的細菌，也會調控腸道幹細胞的分化。

事實上當腸道受到有害細菌感染時，若細菌無法在腸道被完全殲滅，這些微生物便可能穿過腸道，四處流竄。因此，此時腸道便會及時通知其它的器官趕快啟動內生性免疫保護機制，將逃逸出來的細菌清除乾淨，避免它們感染其它內臟組織。

血球細胞正扮演著腸道與各器官間訊息傳遞的媒介，在腸道感染誘發另一種活性自由基一氧化氮後，將腸道感染的訊息傳遞給各個器官。不過本次研究同時發現，腸道與肝臟之間的免疫溝通方式，也可經由另外一種非由血球細胞傳遞訊號的方式進行，但目前其作用機制的細節仍不清楚。本院莊志立博士研究室未來將延續這個免疫溝通的研究題材，期盼我們可以利用食物或藥物的方式，調節腸道內的活性自由基的量，藉以治療或改善其它器官免疫相關的疾病。

果蠅具有與人類相似的先天性免疫系統，連果蠅腸道的結構與生理機能也與人類相似。所以果蠅的生物研究模式，經常被利用於模擬人類腸道感染的相關研究。這項研究結果說明腸道受到微生物感染後，如何傳遞訊號給其它器官來啟動免疫保護機制，將可以幫助我們了解腸道感染疾病與其他器官免疫疾病的預防和控制之道，並作為抗病藥物的研發方向。
《文/圖：分子與基因醫學研究所莊志立研究員、秘書室賴瑨萱》