通過研究年齡從出生到2歲的雙胞胎，華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們證實腸道免疫系統(tǒng)與腸道數(shù)十萬億的微生物同步發(fā)育。這些研究發(fā)現(xiàn)對于認識健康生長的基礎(chǔ)，及各種免疫疾病如炎性腸病、食物過敏和營養(yǎng)不良兒童對口服疫苗反應(yīng)不良的起因具有重要的意義。

發(fā)表在5月25日《自然》（Nature）雜志上的這項研究，包含了從生活在圣路易斯都會區(qū)的40對健康雙胞胎處收集的數(shù)據(jù)。它還包含了來自無菌小鼠（缺乏自身的腸道微生物）的數(shù)據(jù)。這些小鼠接受了兩對雙胞胎的腸道微生物移植物。研究人員分析了年齡、遺傳、飲食和其他的環(huán)境因素（例如嬰兒是陰道分娩或是剖腹產(chǎn)娩出）對腸道免疫系統(tǒng)形成以及菌群的影響。

論文的資深作者、華盛頓大學(xué)基因組科學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任及杰出大學(xué)教授Jeffrey I. Gordon博士（Cell：寶寶健康成長不能缺少它 ）說：“這項研究為我們提供了一種途徑探究腸道菌群和免疫系統(tǒng)在健康嬰兒及兒童中共同發(fā)育的情況。如果我們能夠了解這兩個系統(tǒng)的正?；プ鳈C制，我們就可以開始確定在出生后的發(fā)育關(guān)鍵時期這些互作遭到的破壞，以及這樣的破壞可能導(dǎo)致疾病的機制。最終的目標(biāo)是制定出一些方法來支持兩個系統(tǒng)健康協(xié)調(diào)地發(fā)育。”

定居在腸道內(nèi)的微生物擔(dān)當(dāng)著重要的職責(zé)，如生成維生素和加工營養(yǎng)物質(zhì)等。Gordon將腸道中的菌群描述為是必須與機體其他的組織、器官和系統(tǒng)一起發(fā)育的微生物“器官”。為了讓微生物群能夠執(zhí)行其許多的任務(wù)，腸道必須有一個有效的屏障防止居住菌侵入機體的其他部位，不會對這些有益微生物發(fā)動慢性免疫攻擊。

在以往的研究中Gordon研究小組幫助定義了腸道菌群的正常發(fā)育。通過研究孟加拉國、馬拉維以及現(xiàn)在圣路易斯的嬰兒和幼兒，研究人員已鑒別出了在不同的地理區(qū)域，飲食各異的健康兒童共享的一些腸道菌群發(fā)育元件。這些研究證實營養(yǎng)不良有可能至少在部分程度上是由于無法正常發(fā)育的不成熟腸道菌群所導(dǎo)致。

在當(dāng)前的研究中，Gordon和同事們研究了同卵雙胞胎和異卵雙胞胎，這使得研究人員能夠隨著孩子的成長比較生活在同一家庭密切相關(guān)的個體及對比不同的家庭。

研究人員通過探究一種最重要的抗體免疫球蛋白A(IgA)與發(fā)育腸道菌群成員之間的互作，估計了腸道免疫系統(tǒng)的發(fā)育。通過確定IgA靶向及未靶向哪些細菌，研究人員能夠標(biāo)記出腸道免疫系統(tǒng)成熟的不同階段。

Gordon和他的研究小組證實，IgA結(jié)合了存在于發(fā)育菌群中的一些菌株。他們還證實這種IgA“靶向模式”不僅反映了成熟菌群中這些菌株豐度的變化模式。研究嬰兒生命早期的腸道微生物，他們發(fā)現(xiàn)家庭之間IgA靶向細菌的模式非常的不同，但隨后在嬰兒生命的第二年朝著一個共享的IgA靶向“程序”進化。隨著嬰兒的成長，同卵雙胞胎與異卵雙胞胎相反對IgA靶向細菌相似度只有輕微的影響。

為了鑒別出人類遺傳學(xué)之外可能控制靶向的因素，研究人員將從兩對6月和18月齡雙胞胎處取得的腸道菌群樣本，移植到了年輕的無菌小鼠體內(nèi)。他們喂給小鼠一系列的飲食模擬從乳汁哺乳轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w食物，為了進行比較，隨后又恢復(fù)乳汁喂養(yǎng)。在動物模型中重現(xiàn)了在雙胞胎中看見的年齡特異性的IgA靶向細菌模式。并且，一些（并非大部分）IgA反應(yīng)受到飲食轉(zhuǎn)換的影響，表明飲食起部分作用，但細菌的內(nèi)部特性，例如它們的表面特征，在支配腸道免疫系統(tǒng)靶向它們中是更大的作用因子。

Gordon研究小組當(dāng)前正在確定在這些雙胞胎中共享的腸道IgA反應(yīng)正常成熟程序是否適用于世界上不同地區(qū)的嬰幼兒，包括一些營養(yǎng)不良肆虐的地區(qū)。

這項研究還提出了腸道免疫可能發(fā)生功能故障的一種新途徑。雖然一些個體可能僅僅是缺乏足夠量的IgA，另一些人或許有著從前被忽視的，以異常的IgA靶向腸道細菌模式呈現(xiàn)的IgA缺陷。