白色念珠菌通常在体内和平共存,但在适当的条件下,它会转化为菌丝,即上图所示的暗红色细丝,它可以形成有害的生物膜。
研究表明,一种名为YY肽的肠道激素在维持肠道微生物群的健康方面也起着至关重要的作用,它可以防止有益的真菌变成更危险的致病形式。
根据芝加哥大学的一项新研究,由肠道内分泌细胞产生的肽类YY (PYY)是一种控制食欲的激素,在维持哺乳动物消化系统中真菌的平衡方面也起着重要作用。
在发表在《科学》杂志上的一项研究中,研究人员发现,小肠中被称为Paneth细胞的特殊免疫细胞表达一种PYY,这种PYY可以阻止白色念珠菌转变成更致命的形式。人们已经知道,PYY是由肠道内分泌细胞产生的,是一种表示饱腹感的激素,或者是动物吃饱了的信号。新的研究表明,它还可以作为一种抗菌肽,选择性地允许白色念珠菌的共生酵母形式繁殖,同时控制更危险的形式。
“我们对微生物组中是什么调节这些真菌知之甚少。我们知道它们在那里,但我们不知道是什么使它们处于对我们健康有益的状态,”医学博士尤金·b·张说,他是芝加哥大学的马丁·博耶尔医学教授,也是这项研究的资深作者。“我们现在认为,我们发现的这种肽实际上对维持肠道中的真菌共生很重要。”
调节“真菌群落”
Chang和他的团队并没有开始探索肠道微生物组的真菌方面,或者他所说的“真菌组”。Joseph Pierre博士,Chang实验室的前博士后学者,现在是威斯康星大学麦迪逊分校的营养科学助理教授,在研究产生PYY的小鼠肠内分泌细胞时,他注意到它也存在于Paneth细胞中。它们是哺乳动物肠道中重要的免疫系统防御者,分泌几种抗菌化合物来防止危险细菌的繁殖。
起初,这并不合理,因为在那之前,PYY只被认为是一种食欲激素。当他们对各种细菌进行测试时,它也不擅长杀死它们。但是,当他们在计算机上搜索具有类似结构的其他种类的肽时,他们发现了一种与PYY相似的肽,称为magainin 2,它存在于非洲爪蛙的皮肤上。这种肽可以保护青蛙免受细菌和真菌的感染,所以Chang的团队想要测试PYY的抗真菌特性。事实证明,它不仅是一种有效的抗真菌剂,而且是一种非常特殊的抗真菌剂。
白色念珠菌是一种酵母菌,通常在口腔、皮肤和肠道中少量生长。酵母菌的基本形态是共生的,或在体内和平共存,但在适当的条件下,它会转变成所谓的菌丝,并分叉形成生物膜。当它生长过多时,它会导致鹅口疮,口腔和喉咙感染,阴道酵母菌感染,或更严重的全身感染。当Chang的团队测试PYY对两种形式的真菌的作用时,它有效地阻止了生长,杀死了更危险的菌丝,同时保留了共生的念珠菌。
Chang说:“这是由Paneth细胞分泌的‘先天’抗菌肽的一个独特例子,它可以特异性地杀死这种真菌的毒性形式,而对共生形式没有影响。”
充分利用你的分子
虽然PYY可能是对抗真菌感染的有用工具,但其新发现的功能也可能在消化系统疾病中发挥作用。回肠(小肠的最后一部分)的克罗恩病患者通常有功能失调的潘氏细胞。Chang说,这种功能障碍和PYY的缺乏可能会为真菌的过度生长创造环境,从而引发疾病的发作。
完整的,未经修饰的PYY有36个氨基酸,当Paneth细胞将其分泌到肠道中时,它是一种有效的抗真菌肽。但是当内分泌细胞产生PYY时,一种酶会切断两个氨基酸,将其转化为一种激素,这种激素可以通过血液传播,告诉大脑你不饿了。就像从青蛙身上发现它的功能一样,Chang希望对这种肽的更多研究能带来更多惊喜。
他说:“这是大自然的智慧和美丽的一个例子,它改变了分子的用途,所以它有两种不同的功能。”“这真的很酷,因为这是一种充分利用现有资源的有效方式。”
这项研究得到了美国国立卫生研究院、肯尼斯·雷宁基金会和芝加哥大学胃肠研究基金会的支持。其他作者包括田纳西大学的Brian M. Peters;芝加哥大学的Diana La Torre、Ashley M. Sidebottom、Tao Yun、朱晓荣、Candace M. Cham、Wang Ling、Amal Kambal、Julian F. Silva、Olga Zaborina、John C. Alverdy;富兰克林学院的Katharine G. Harris;加文医学研究所的赫伯特·赫尔佐格;来自加州大学旧金山分校的Suzanne M. Noble和Jessica Witchley;以及威斯康辛大学麦迪逊分校的Vanessa A. Leone。