哥本哈根大学揭示膳食纤维其在特定病原体感染背景下的复杂性《Microbiome》

2026年1月26日，哥本哈根大学Andrew R. Williams 团队在《Microbiome》期刊上发表了题为《Dietary fibre promotes chronic gut parasite infection via direct and time-dependent modulation of innate immunity》的研究性论文（一区，IF：12.7）。

该研究挑战了“膳食纤维有益无害”的固有观念，揭示了其在特定病原体感染背景下的复杂性。虽然菊粉在无菌小鼠中仍能促进感染，暗示了其直接免疫调节作用，但其具体分子机制，例如是否通过特定模式识别受体激活免疫，仍有待阐明。百迈客生物为该研究提供了转录组测序服务。

研究背景

膳食纤维是肠道菌群的重要调节因子，与代谢健康、免疫稳态密切相关。可发酵纤维如菊粉被广泛用作益生元补充剂，以期恢复肠道稳态、改善代谢疾病。然而，近年来研究发现，菊粉在某些情况下也会加剧疾病，如结肠炎、肝癌，甚至加重肠易激综合征患者的症状。

毛首鞭形线虫感染全球超过4亿人，主要流行于卫生条件较差的地区，可导致生长发育迟缓、营养不良及慢性肠道疾病。其小鼠等效模型——鼠鞭虫是研究肠道寄生虫免疫的理想体系。抗鞭虫免疫依赖于2型免疫应答，而1型炎症偏斜则导致慢性感染。

研究团队前期发现，在纯化饲料中添加10%菊粉可显著增加鼠鞭虫荷尔蒙，伴随1型炎症偏斜【J Immunol 2020】。传统观点认为，可发酵纤维的免疫调节作用主要通过改变菌群组成及代谢产物（如短链脂肪酸）实现。然而，菊粉是否通过菌群依赖或非依赖途径影响抗寄生虫免疫，机制尚不明确。

研究结果

♦ 菊粉抑制肠上皮抗微生物肽应答

根据转录组筛选及qPCR进一步检测结果发现感染后第3天，正常饲料小鼠肠上皮显著上调α-防御素、Ang4、Retnlb等抗微生物效应分子；而菊粉喂养小鼠中，这些关键分子的诱导被完全阻断，表明菊粉导致上皮先天应答缺陷。

♦ 色氨酸代谢-AhR轴部分介导易感性

菊粉感染小鼠血清犬尿氨酸/色氨酸比值升高，结肠IDO1表达增强。IDO1抑制剂1-MT部分恢复杯状细胞增生、降低虫荷。在正常饲料中添加AhR激动剂前体I3C，可显著增加虫荷，提示AhR激活参与菊粉效应。

♦ IL-27与IL-18是核心驱动因子

对感染早期中和关键细胞因子发现：抗IL-27抗体几乎完全恢复虫体清除能力；抗IL-18抗体显著降低；虫荷抗IL-6无效。表明IL-27和IL-18通过促进1型炎症及色氨酸分解代谢，抑制保护性2型免疫。

♦ 菌群非依赖：粪菌移植与抗生素耗竭实证

• 将菊粉小鼠菌群移植至正常小鼠→受体仍保持抗性；
• 将感染菊粉小鼠菌群“实时”移植至同步感染正常小鼠→受体仍完全抵抗；
• 广谱抗生素耗竭菌群后→菊粉小鼠虫荷仍居高不下16S测序显示菌群结构剧烈改变，但虫荷差异依然存在，证实菊粉效应不依赖于菌群。

♦ 关键时间窗口：感染后7-14天决定命运

与饮食切换实验表明：第7天从菊粉切回正常饲料→虫体被清除；
第7天从正常饲料切至菊粉→形成慢性感染；
第14天切换则效果相反。提示免疫应答极化在7-14天内被锁定。

研究总结

该研究揭示了膳食纤维菊粉促进肠道寄生虫慢性感染的全新机制。研究发现，菊粉喂养的小鼠感染鞭虫后无法清除寄生虫，形成慢性感染，伴随先天抗微生物防御失调、黏膜炎症加重及色氨酸代谢改变。关键突破在于：阻断IL-27或IL-18可恢复感染抵抗力；而通过粪菌移植及抗生素耗竭实验证实，菊粉诱导的易感性不依赖于肠道菌群改变，而是通过直接、时间依赖性地调控黏膜先天免疫实现。该研究颠覆了“膳食纤维主要通过菌群发挥免疫调节作用”的传统认知，为理解饮食-宿主-病原体相互作用提供了全新视角。

 

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