氧(O2)利用率是調節(jié)脊椎動物腸道粘膜微生物區(qū)系組成和細胞動態(tài)平衡功能的關鍵因素。微生物代謝產物增加了腸上皮細胞(IECS)對O2的消耗，降低了其在腸道中的利用率，并導致缺氧。這種生理性缺氧激活細胞缺氧感受器，以適應IECS和粘膜駐留細胞的新陳代謝和功能，如3型先天淋巴細胞(ILC3s)。在這篇綜述中，作者討論了最近的證據表明，微生物區(qū)系、缺氧/缺氧感受器和哺乳動物宿主細胞(IECS和ILC3s)之間的復雜和多方向的相互作用決定了腸道屏障和宿主-微生物區(qū)系-病原體之間的聯(lián)系是如何形成的。了解這些相互作用可能會為生物失調以及某些炎癥性和傳染性疾病提供新的治療可能性。

圖片來源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34171295/

O2在人體內就像一把雙刃劍。一方面，O2作為有氧呼吸中電子的最終接受者和分子形成的幾個反應的參與者，對細胞是必不可少的。另一方面，它也可以轉化為活性氧(ROS)，這可能會對細胞產生有害的影響。考慮到這一雙重方面，生物體進化出幾種專門調節(jié)這種分子的攝取、運輸和使用的機制也就不足為奇了。

在細胞水平上，有一些系統(tǒng)可以感知O2濃度的變化并對其做出反應，O2濃度的變化是多細胞生物體生存和成功的重要因素。在這方面起作用的最著名的感受器之一是缺氧誘導因子。缺氧誘導因子的活性主要受缺氧誘導因子-α的穩(wěn)定性和反式激活潛能的調節(jié)，并受氧調節(jié)蛋白的調節(jié)，包括脯氨酰羥化酶(Phds)和因子抑制缺氧誘導因子(Flh)。

在脊椎動物中已經報道了三種hif-α亞基的亞基：hif-1α、hif-2α和hif-3α。它們移位到細胞核，與組成性表達的β亞單位一起形成復合物，并調節(jié)影響關鍵細胞通路的基因的表達，包括新陳代謝和自噬。

各種因素導致缺氧誘導因子反應的復雜性，包括它們也可以通過氧不依賴的機制被激活，而且它們是細胞特異性的。最近的一項研究比較了四種小鼠細胞類型(少突膠質細胞、T細胞、黑素細胞和胚胎心臟細胞)中的HIF-1α靶基因，發(fā)現(xiàn)所有這些細胞中只有51個基因(典型的HIF-1靶基因)存在。相比之下，觀察到的細胞特異性HIF-1靶點要多得多。HIF-1α和轉錄因子寡突膠質細胞轉錄因子(OLIG2)的富集，以及寡突膠質細胞特異性HIF-1靶基因的開放染色質狀態(tài)(與其他組織特異性HIF-1靶基因相比)，提示染色質可及性和染色質與細胞特異性轉錄因子之間的相互作用有助于解釋某些細胞特異性反應。

哺乳動物腸道中的缺氧

圖片來源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34171295/

綜上所述，本綜述中討論的研究提供了有關不同炎癥環(huán)境下缺氧誘導因子-1α穩(wěn)定的可能結果的相關信息，并提示了這些結果可能在人類中所起的不同和復雜的作用。因此，缺氧和HIF-1通路的激活可能被認為是治療某些炎癥性和/或感染性疾病的潛在靶點，特別是那些影響腸道的疾病，如CDI、前IBD和IBD。然而，這樣的可能性仍然是理論上的，由于缺氧/缺氧誘導因子-1靶向途徑對宿主生理的多效性和復雜性的影響，需要極其謹慎地分析。我們還沒有從這些突出問題中吸取教訓，在治療各種疾病時，我們應該對產生有害影響的可能性保持警惕。（生物谷 Bioon.com）

小編推薦會議  2021年(第七屆) 腸道微生態(tài)與健康國際研討會

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