我們的胃腸道是一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，與外界保持著不斷的聯(lián)系，可以從環(huán)境中獲取營養(yǎng)、維持生命能源。但同時，它也是威脅生命的病原體和毒素的窗口。因此，胃腸道需要應(yīng)對復(fù)雜和不斷變化的環(huán)境，平衡其養(yǎng)分吸收和宿主防御的功能平衡。相對于食草動物和食草動物，雜食動物的這一挑戰(zhàn)無疑更為艱巨。
人類作為雜食動物的一員，必須適應(yīng)不斷變化的食物、毒素和病原體攝入。也就是說，我們這種雜食生活方式需要更加靈活的胃腸道，以適應(yīng)各種營養(yǎng)素攝入的變化。科學(xué)家們不斷探索著這種適應(yīng)的分子、細(xì)胞機制及其調(diào)節(jié)。
為了明確小腸是否及如何能根據(jù)飲食中的營養(yǎng)物質(zhì)調(diào)節(jié)消化和吸收相關(guān)的酶和轉(zhuǎn)運蛋白，研究人員設(shè)計了特殊的動物飲食，各組僅在蛋白質(zhì)與碳水化合物的比例上有所不同，并在喂食后通過RNA-seq評估了小鼠胃腸道中的基因表達(dá)變化以及系統(tǒng)性代謝情況。結(jié)果表明，高碳水化合物飲食影響了參與消化和吸收膳食碳水化合物(以下稱為“碳水化合物轉(zhuǎn)錄程序”)的腸道和胰腺基因的上調(diào)。并且，這一變化與營養(yǎng)處理的功能變化一致。
有研究表明，局部組織應(yīng)對環(huán)境變化而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄變化可能與上皮重塑有關(guān)。因此，研究人員推測組織駐留淋巴細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞之間的協(xié)調(diào)作用可能與營養(yǎng)物質(zhì)處理與利用具有相關(guān)性。
研究人員對喂食高碳水或高蛋白飲食的小鼠小腸上皮進(jìn)行了單細(xì)胞測序，結(jié)果顯示，喂食高碳水化合物飲食的小鼠表現(xiàn)出特殊的腸上皮細(xì)胞亞群的頻率變化。高碳水化合物飲食僅5天后即可誘導(dǎo)碳水化合物轉(zhuǎn)錄程序改變，并引起腸上皮細(xì)胞重塑。因此，研究人員認(rèn)為，上皮重塑可能是腸道適應(yīng)環(huán)境變化的一般策略。
那么，上皮細(xì)胞對葡萄糖的直接感知是否足以驅(qū)動碳水化合物轉(zhuǎn)錄程序的變化呢？研究人員使用不同濃度的葡萄糖培養(yǎng)小腸類器官，其碳水化合物轉(zhuǎn)錄程序沒有表現(xiàn)出該程序的上調(diào)。因此研究人員認(rèn)為這一調(diào)節(jié)可能缺少關(guān)鍵細(xì)胞的參與。實驗結(jié)果表明，T細(xì)胞參與調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。出乎意料的是，研究人員發(fā)現(xiàn)γδ T細(xì)胞才是誘導(dǎo)碳水化合物轉(zhuǎn)錄程序所必需的細(xì)胞。
在進(jìn)一步的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)IL -22在對高蛋白飲食的反應(yīng)中上調(diào)，且在碳水化合物相關(guān)基因表達(dá)減少時表達(dá)增加，這表明IL-22可能是這個程序的負(fù)調(diào)控因子。因此，γδ T細(xì)胞通過抑制IL-22的表達(dá)來調(diào)節(jié)碳水化合物處理機制的飲食依賴表達(dá)。
總而言之，此研究定義了調(diào)節(jié)腸道對營養(yǎng)物感知的淋巴細(xì)胞-上皮回路，證明了腸道淋巴細(xì)胞在調(diào)節(jié)組織對飲食營養(yǎng)的反應(yīng)中的作用。研究結(jié)果表明，淋巴細(xì)胞-上皮回路和上皮重塑代表了腸道適應(yīng)環(huán)境變化的一般特征。這些適應(yīng)作用在細(xì)胞和分子水平上將營養(yǎng)和屏障功能聯(lián)系起來，使這種復(fù)雜的組織能夠根據(jù)環(huán)境變化調(diào)節(jié)養(yǎng)分吸收和宿主防御之間的平衡
