组胺产生菌在胃肠道及胃肠道外疾病中的作用

2024-04-18 20:59:09
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核心提示:研究表明,炎症性肠病(IBD)患者肠道菌群发生改变,变形杆菌水平升高,而双歧杆菌、普氏杆菌的水平降低。

  人类微生物区系是一个复杂的生态环境。虽然其他身体部位被微生物定殖,但肠道仍是大多数菌群的宿主。肠道菌群是肠道生态系统的重要组成部分,在人体内发挥着多种功能,包括对病原体的屏障、免疫反应调节、热量摄入、代谢的调节、营养物质和药物的吸收。

  在肠道菌群产生的数千种代谢物中,组胺在多种肠道和肠外疾病的发病机制中发挥着重要作用。组胺是一种低分子生物胺,1907年首次合成;Dale和Laidlaw于1910年首次描述其生物学功能。组胺及其受体存在于人体的许多组织中,具有收缩肠道和支气管的平滑肌细胞外,它还参与血管的扩张和通透性的调节,并充当神经递质。此外,组胺是免疫反应和炎症反应的重要调节剂,也是心脏循环、造血和胃肠道功能的重要调节剂。在细胞水平上,组氨酸经过组氨酸脱羧酶(HDC)氧化脱羧形成组胺。另一方面,二胺氧化酶(DAO)和组胺N-甲基转移酶(HNMT)介导组胺降解。尽管肥大细胞和嗜碱性粒细胞是最相关的产生细胞,但还有许多其他类型的细胞如树突状细胞、组胺能神经元、血小板和T淋巴细胞能够合成和释放组胺。

  组胺具有多效性,由刺激的细胞类型和受体亚型决定。这些作用是由它的4个组胺受体介导的。H1受体参与血管扩张、支气管收缩、伤害感受和细胞迁移,而H2受体调节呼吸道粘液产生、胃酸分泌和血管通透性。H3受体主要在中枢神经系统表达,已被证明调节血脑屏障功能并在神经炎症性疾病中发挥作用。最后H4受体在过敏和炎症中起重要作用,调节各种炎症介质的释放。

  对于人类细胞产生组胺我们已有了解,但对其外源产生的探索较少。有证据表明,部分组胺可通过食物引入或由肠道微生物产生。一些细菌包括表达HDC的乳酸菌,可以直接在食品中分泌组胺(如奶酪、乳制品、啤酒和葡萄酒)。细菌产生组胺是由HDC介导的,许多革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌都有HDC编码基因,因此能够合成组胺。HDC基因的表达受不同因素的调节,增加组氨酸浓度可以诱导它们的表达,而组胺的存在可以抑制HDC在几种乳酸菌中的表达。此外,一些细菌也能够代谢组胺,如恶臭假单胞菌,它可以在以组胺为唯一碳源的最低限度的培养基中生长。

  研究表明,炎症性肠病(IBD)患者肠道菌群发生改变,变形杆菌水平升高,而双歧杆菌、普氏杆菌的水平降低。与健康对照组相比,IBD患者的肠粘膜组织中组胺的含量更高。细菌衍生的组胺似乎在感染性腹泻中也起到了作用。与健康对照组相比,患有致泻性大肠杆菌感染的儿童表现出更高的粪便组胺水平。

  除了胃肠道病理,肠道细菌产生的组胺也可能影响肠外身体部位。在过敏性哮喘的发病机制中,组胺通过激活H1R在支气管肌收缩、呼吸道粘膜炎症和水肿中起关键作用。组胺主要通过抗体/过敏原复合体诱导的肥大细胞脱颗粒释放。艰难梭菌在生命早期的定植与6-7岁时哮喘的发生有关。此外,研究结果表明,双歧杆菌、阿克曼氏杆菌水平较低,念珠菌和红酵母水平较高的新生儿患特应性疾病和哮喘的风险更大。

  肠道菌群产生数以千计的代谢物,它们的不同作用可能在许多疾病的生理病理中发挥相关作用。可以假设,其他细菌以其降解生物胺的能力而闻名,在未来可以被用来抵消过量的组胺产生菌作为特定的益生菌。

  参考文献:Fiorani M, Del Vecchio LE, Dargenio P, Kaitsas F, Rozera T, Porcari S, Gasbarrini A, Cammarota G, Ianiro G. Histamine-producing bacteria and their role in gastrointestinal disorders. Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 2023 Jul-Dec;17(7):709-718.

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