事物的發展往往具有兩麵性。近日一項研究表明，益生菌可能不總是對我們的健康有益：通過使用一種新型人類“腸道炎症芯片”技術，奧斯汀大學的研究人員發現，隻有當腸道上皮完好無損時，益生菌才可能有利於腸道健康;當腸道屏障已經受損時，益生菌可能會造成更多的傷害。

        相關研究以“Intestinal barrier dysfunction orchestrates the onset of inflammatory host–microbiome cross-talk in a human gut inflammation-on-a-chip”為題發表在《PNAS》雜誌。

        人類腸道炎症的引發涉及一個複雜的過程，粘膜損傷、屏障功能受損以及免疫細胞的補充和浸潤等，均會導致炎症反應。在人類和動物模型中的研究也表明，腸上皮組織、微生物和免疫成分之間功能失調的交互是炎症發病機製的關鍵因素。

        然而，在這些交互作用中找出具體哪裏以及哪些因素會引發腸道炎症並不容易，因為在現有模型中不可能操縱這些複雜的相互作用。“因此，識別協調腸道炎症反應發生的關鍵調節劑非常重要，因為這種識別將支持針對整個炎症級聯反應的主要引發者的臨床和治療選擇的發展。”作者指出。

        在最新這項研究中，作者們使用了一種新的“腸道炎症芯片”(gut inflammation-on-a-chip)，有效地模擬了腸腔細胞、免疫細胞和微生物群之間的相互作用，並允許它們觸發和監測腸道炎症的發生和發展。在這種情況下，研究人員模擬了已經充分研究的小鼠模型中炎症的發展，並得出，這可能是由化學葡聚糖硫酸鈉( DSS )引起的。

        研究人員認為，腸道炎症芯片也是第一個這種病變的器官芯片(organ-on-a-chip)。迄今為止，器官芯片技術已經被用來模擬器官在受控環境中的功能，這種新設備使得科學家能夠通過添加和移除關鍵因素對係統進行微調。

        領導這項研究的Hyun Jung Kim博士說:“通過定製腸道中的特定條件，我們可以為這種疾病建立起原始的催化劑或起病引發劑。如果我們能確定根本病因，就能更準確地找到最合適的治療方法。”

        使用這種新型微芯片(microchip)，研究人員發現，DSS治療在不造成細胞毒性損傷的情況下，損害了上皮屏障的完整性、腸絨毛的結構和粘液的產生。此外，DSS的影響是可逆的，研究結果表明，DSS敏感性上皮細胞(DSS-sensitized epithelium)和免疫細胞之間的相互作用增加了氧化應激，導致腸道微生物群產生炎性細胞因子，並導致免疫細胞的募集。

        重要的是，研究還表明，破壞上皮屏障的完整性和功能是引發炎症的最關鍵因素。雖然使用益生菌治療可以有效降低氧化應激，但是在DSS誘導屏障破壞後施用益生菌不能修複上皮屏障功能障礙和促炎反應。

        作者總結道:“利用腸道炎症芯片，我們發現屏障功能障礙是引發腸道炎症最關鍵的觸發因素之一。維持上皮屏障的完整性對於抑製粘膜氧化應激和隨後由異常細胞間宿主-微生物群串擾介導的促炎級聯反應不可或缺。”

        未來，研究人員計劃在他們芯片技術的基礎上，開發更定製化的人類腸道疾病模型，如炎症性腸病或結直腸癌模型，以確定腸道微生物群如何控製炎症、癌症轉移以及微生物群對癌症免疫治療效果的影響。

        參考資料：

        Probiotics May Not Always Benefit Gut Health

        Intestinal barrier dysfunction orchestrates the onset of inflammatory host–microbiome cross-talk in a human gut inflammation-on-a-chip