Nature：李海等揭示肠道菌群参与塑造B淋巴细胞抗原受体组库

来源：宏基因组

B细胞作为构成获得性免疫的重要组成部分，其功能取决于B细胞受体 (B cell Receptor) 重链可变区基因胚系VDJ重排形成的抗原受体多样性。大量单个特异性B细胞抗原识别特异性的集合被称为B淋巴细胞抗原受体组库 (B cell repertoire) 。B细胞在粘膜免疫 (mucosal immunity) 系统中主要分泌IgA，而在系统性免疫 (systemic immunity)反应中分泌IgG。基于B细胞抗原受体组库的研究因为测序技术的发展逐步成为研究的热点。宿主共生微生物组在肠道中的定殖对B细胞活化和抗体分泌至关重要，其做为在体的最大异源抗原来源在塑造B细胞抗原受体组库的作用的相关研究备受重视，但是该方向的深入研究受限于微生物组的高度复杂多样性和B细胞组库的高度个体差异化。

2020年8月5日，瑞士伯尼尔大学附属小岛医院生物医学研究所Andrew J. Macpherson和Stephanie C. Ganal-Vonarburg课题组 (共同一作为李海博士和Julien P. Limenitakis) 在Nature上发表了题为Mucosal or systemic microbiota exposures shape the B cell repertoire的文章。李海博士等通过单一种类、可控、可逆的细菌群类刺激无菌小鼠，深入阐释了菌群在分属粘膜免疫系统和系统性免疫系统中B细胞抗原受体组库形成过程中全然不同的作用方式，以及由此带来的针对共生微生物组不同的B细胞免疫活化和作用方式。

作者首先利用经过基因工程改造不能在肠道中自主定植 (可逆定植) 的大肠杆菌菌株分别刺激无菌小鼠的粘膜和系统性免疫系统并对B细胞抗原受体组库进行个体各免疫器官的高通量测序，发现形成的B细胞抗原受体组库的构成由刺激的免疫路径决定，而且菌群对B细胞受体的影响主要发生在B细胞分化成熟的终末期。

通过对粘膜和系统性免疫系统的B细胞抗原受体组库进一步研究，作者发现两个免疫系统在对细菌菌株刺激的反应性呈现多方面不同: 1. 粘膜免疫系统的B细胞主要识别细菌的表面抗原，而系统性免疫系统则能够同时识别表面以及内部抗原；2. 粘膜免疫系统所能容纳的B细胞组库的多样性非常有限且不能通过加大刺激剂量扩大，而系统性免疫则能够根据刺激的强度灵活产生不同的抗原识别多样性和识别强度；3. 通过对单细胞测序的分析，粘膜系统倾向于基于现存的抗原识别特性来生成新的识别特异性，而系统性免疫则生成全新的高强度识别特异性。

作者进一步利用可逆定植的大肠杆菌菌株分步分系统进行刺激来研究业已存在的B细胞抗原受体组库对新刺激的反应性。他们发现先于系统性免疫刺激，对无菌鼠粘膜免疫系统进行刺激可以大幅度提高对于系统性免疫刺激的反应强度，反之则不行；如果在同一免疫系统中，利用两个可逆定植菌株（大肠杆菌和沙门氏菌）分步刺激，对粘膜免疫系统利用不同菌株的再次刺激会影响并削弱业已存在的针对初次刺激而产生的B细胞抗原受体组库，这一现象并没有出现在系统性免疫系统中，其对不同菌株分步刺激能够产生并行不悖的B细胞抗原受体组库。

这一系列的结果阐释了宿主共生微生物组在B细胞抗原受体组库形成过程中的作用，初步解释了粘膜免疫系统由低强度为基础的组库形成特性以及由此带来的对肠道微生物组共生的耐受和促进作用，以及系统性免疫系统的高灵敏高特异性B细胞抗原受体组库和对菌血症及脓毒血症的防护作用。这些结果也为促进肠道微生物健康共生以及疫苗开发提供了新的思路。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2564-6