空庭得秋长漫漫，寒露入暮愁衣单。
喧喧人语已成市，白日未到扶桑间。
——《八月十九日试院梦冲卿》宋 · 王安石
寒露，是秋季的第五个节气。民间有“露水先白而后寒”之说，标志着气候从凉爽向寒冷的过渡。正如寒露时节自然界的微妙变化预示着更深层次的季节更替，我们身体内部的微观世界同样存在着精密的动态平衡。
本次的节气科普，带大家一起了解微生物与人体之间双向互作的秘密。
我们的身体内栖息着上万亿个细菌、真菌和病毒，它们并非 “外来者”，而是与我们朝夕相处的伙伴，帮我们消化食物、调节免疫，甚至影响情绪和健康。
你是否好奇，人体与这些微小生命之间如何交流？它们如何感知我们的生理状态？而我们是否也能干预它们的行为？
微生物与人体细胞的互作实际上是双向、动态的分子信息交换过程，即分子介导的双向互作。具体而言，微生物来源的分子可作用于人体以触发宿主响应；反之，人体分泌的激素、细胞因子等物质也能调控微生物的表型。
表：分子介导的微生物与人体细胞相互作用总结
（图源：npj Biofilms Microbiomes 11, 38 (2025)）
由肠道菌群发酵膳食纤维产生的SCFAs（如乙酸、丙酸、丁酸）会通过感应肠道和其他器官及组织、肠神经元和免疫细胞上的G蛋白偶联受体(GPCRs)而发挥作用，其中GPCR43/41受体介导能量代谢调节，GPCR109A受体参与抗炎反应，Olfr78受体则参与血压调控。
初级胆汁酸经肠道微生物转化后通过BAs受体调控代谢与免疫。例如，通过法尼醇X受体(FXR)抑制胆汁酸合成，通过G蛋白偶联胆汁酸受体1(GPBAR1)维持代谢稳态和调节胰岛素分泌。此外，还可间接激活维生素D受体(VDR)、孕烷X受体(PXR)、维A酸相关孤核受体γT(RORγt)等受体调节细胞分化与炎症反应。
微生物将色氨酸转化为吲哚及其衍生物和色胺等产物，经芳香烃受体(AhR)直接作用于肠上皮细胞和免疫细胞，调节肠内分泌系统、代谢稳态和免疫响应。
微生物通过QSMs实现群体协同（如毒力因子表达和生物膜形成等），同时可被人体细胞识别。例如，铜绿假单胞菌产生的酰基高丝氨酸内酯(AHLs)可通过PPARβ/δ受体触发免疫应答，军团杆菌属的自诱导物LAI-1则通过代谢通路调节细胞迁移，参与感染过程中的组织浸润。
人体不同器官产生的激素对微生物表型产生的影响各不相同。例如，儿茶酚胺（肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺）可通过大肠杆菌QseC受体激活群体感应，影响细菌运动与毒力；阿片类激素（强啡肽）可整合入铜绿假单胞菌QS通路，增强毒力基因表达；利钠激素（脑利钠肽BNP和C型利钠肽CNP）则可以增加铜绿假单胞菌和荧光假单胞菌的细胞毒性并修饰脂多糖。
图：来自不同器官的激素对微生物表型的不同影响
（图源：npj Biofilms Microbiomes 11, 38 (2025)）
来自免疫细胞的细胞因子通过靶向微生物受体发挥抗菌作用，但部分病原体的毒力和生长也可能被细胞因子激活。例如，IFN-γ（干扰素-γ）能够抑制幽门螺杆菌的生长，但TNF-α（肿瘤坏死因子-α）能够增强大肠杆菌和沙门氏菌的侵袭能力，IL-1β（白细胞介素-1β）可促进金黄色葡萄球菌和伴放线放线杆菌的生物膜形成与毒力分泌。
图：来自不同人体细胞的细胞因子对微生物的影响
（图源：npj Biofilms Microbiomes 11, 38 (2025)）
人体来源的部分代谢物不仅作为营养中间体，还可作为信号分子调控微生物。例如，三羧酸循环成分（衣康酸、L-苹果酸、琥珀酸）中的衣康酸是髓系细胞感染时的主要代谢物，该物质可以抑制金黄色葡萄球菌醛缩酶活性阻断糖酵解，限制其生长；大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌则可以通过双组分系统DcuS/DcuR感知L-苹果酸，激活毒力调控因子而增强肠道定植，鼠伤寒沙门氏菌还可利用巨噬细胞内的琥珀酸，通过PmrAB-SPI-2通路激活生存机制。
图：人体细胞的多种循环代谢物对微生物的影响
（图源：npj Biofilms Microbiomes 11, 38 (2025)）
微生物与人体之间的“分子对话”是亿万年共进化形成的精密通信系统。
每一次“分子-受体”的识别与结合，都是共生关系的体现。维护体内万亿微生物伙伴的通信网络，就是守护我们自身的健康。
汉宁“二十四节气”科普是汉宁化学推出的关于微生物的科普栏目。我们将以中国传统的二十四节气为时间线，定期推出微生物相关主题的科普短文。“四季有序，万物有时”，让我们“寄知识于时节”，一起探索微生物世界：汉宁与您应时相约、不见不散！
