广义的肠道微生物由超过1 000多种的物种组成，包括细菌、病毒、真菌、古细菌和原生生物等^[1]。在健康状态下，细菌占据了肠道微生物的主导地位，而非细菌微生物少量存在。在门水平，厚壁菌门与拟杆菌门的相对丰度之和达到了95%^[2]。食物、宿主和其他微生物的共同作用塑造了不同的肠道菌群^[3]。在疾病状态下，各作用力下的平衡状态被打破，表现出竞争优势的细菌占主导地位。某种菌群过度生长将导致总体多样性下降，这与功能性胃肠病、炎症性肠病、结肠癌等多种肠道疾病的发生与进展相关^[4-6]。在众多影响因素中，宿主因素具有极大的异质性。宿主基因、抗菌肽及IgA分泌、黏液屏障及上皮屏障、代谢物及氧利用、免疫细胞均影响肠道菌群的组成^[3]。然而，肠道菌群可以通过肠上皮细胞、潘氏细胞影响宿主营养物质利用和绒毛的血管网生成，甚至调节机体的免疫细胞增殖和功能^[7-8]。固有淋巴细胞（innate lymphoid cell，ILC）是富集于机体黏膜免疫系统的固有免疫细胞，在皮肤、肺组织及肠黏膜中扮演着重要的角色^[9]，可被炎症信号迅速激活并产生细胞因子，是宿主对抗病原体入侵和感染的重要防线。自2000年被发现以来，ILC即成为肠道免疫研究的新热点。根据发育所需的转录因子和分泌的细胞因子不同，ILC细胞可分为3个亚群，即ILC1、ILC2、ILC3，本文对在肠道固有层中富集的ILC3与肠道菌群的相互作用进行阐述。

ILC细胞由3个主要特点定义：缺乏重组活化基因（recombination activating gene，Rag）依赖的重排抗原受体，缺乏髓样细胞和树突状细胞表型，以及具备淋巴细胞样形态^[10]。ILC与T、B淋巴细胞由共同淋巴样祖细胞（common lymphoid progenitor，CLP）分化而来，在特定转录因子DNA结合抑制因子2（inhibitor of DNA binding 2，Id2）、核因子和白细胞介素3调控因子（nuclear factor，interleukin 3 regulated factor，Nfil3）、GATA结合因子3（GATA-binding factor 3，Gata3）的调控下，CLP失去了向T、B淋巴细胞的分化潜能，而朝着ILC方向分化^[11]。ILC的3个亚群ILC1、ILC2、ILC3分别镜像Th1、Th2、Th17细胞。ILC1包含NK细胞，表达转录因子T细胞表达的T-box（T-box expressed in T cells，T-bet），分泌γ干扰素和TNF-α，抵御细胞内细菌及原虫感染；ILC2表达转录因子Gata3，分泌IL-4、IL-5、IL-9、IL-13，参与蠕虫感染及过敏反应；ILC3的发育和功能依赖于转录因子维甲酸相关孤儿受体γt（retinoic acid-related orphan receptor γt，RORγt）和芳烃受体（aryl hydrocarbon receptor，AhR），分泌IL-22、IL-17、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）和TNF-α，参与机体黏膜免疫反应。根据是否表达天然细胞毒性受体（nature cytotoxicity triggering receptor，NCR），ILC3可进一步分为NCR⁺NKp44⁺ ILC3（小鼠则为NKp46）、NCR^－NKp44^－ ILC3和淋巴样组织诱导细胞（lymphoid tissue inducer cell，LTi）^[12-13]。与T淋巴细胞不同的是，ILC不存在Rag基因依赖的重排抗原受体，故缺乏特异性抗原识别功能，往往通过接受上皮细胞和其他免疫细胞及肠道微生物的信号，快速分泌细胞因子发挥相应效应。其中分泌IL-22是ILC最核心的功能。IL-22的表达受到抗原提呈细胞所产生的IL-23、IL-6、IL-1β的调控。肠道固有层树突状细胞识别细菌的鞭毛蛋白后将产生IL-23，从而进一步促进ILC3产生IL-22^[14]。IL-22与结肠上皮细胞表面IL-22受体结合，介导后者分泌再生基因蛋白（regenerating gene protein，Reg）家族抗菌肽RegⅢβ和RegⅢγ，维护肠道抗感染免疫^[15]。IL-22还可以促进肠上皮细胞产生黏液蛋白，进一步维护肠上皮屏障的完整^[16]。在肠上皮细胞遭受细胞毒药物、放射辐照、移植物抗宿主反应等打击下，IL-22通过作用于隐窝内富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体5（leucine rich repeat containing G protein-coupled receptor 5，Lgr5）⁺小肠干细胞的IL-22受体维持肠干细胞生长、介导上皮细胞增殖及组织修复、减轻肠道炎症反应^[17-18]。

LTi细胞是最早发现的ILC3，负责胚胎及新生儿时期淋巴结和派尔集合淋巴结的发育，可以说是最早接触肠道共生菌的免疫细胞。近年研究发现，LTi细胞也表达模式识别受体Toll样受体2，并可通过NF-κB信号通路表达IL-22^[19]。这意味着LTi细胞或许可以直接感知革兰阳性菌的细胞壁组分，但其生物学意义尚不十分清楚，因为LTi细胞在无菌条件下仍然可以形成淋巴结、派尔集合淋巴结及孤立淋巴滤泡。NCR⁺ ILC3的发育是否依赖于肠道共生菌还存在争议。有学者研究发现，在无菌鼠和抗生素干预的小鼠中NCR⁺ ILC3的数量及其表达的IL-22减少^[11]。但也有学者在无菌鼠和抗生素干预的小鼠中发现NCR⁺ILC3的数量并不会发生变化，而在肠道菌群定植后IL-22表达减少，提示肠道菌群对NCR⁺ILC3功能有抑制作用；当适应性免疫缺乏或肠上皮遭受炎症打击时这种抑制作用减弱，NCR⁺ILC3增多，并产生更多的IL-22^[20]。缺乏适应性免疫细胞（T、B淋巴细胞）的Rag^－/－小鼠是研究固有免疫细胞的重要工具，研究发现在P-选择素糖蛋白配体1（P-selectin glycoprotein ligand 1，PSGL-1，又简称Selplg，可招募淋巴细胞至炎症区域并在次级淋巴组织归巢中起重要作用）缺陷的Rag^－/－小鼠中ILC3明显减少，但这种作用并非PSGL-1缺陷所致。因为当Selplg^－/－Rag^－/－小鼠与Rag^－/－小鼠共居实现粪菌转移时，Rag^－/－小鼠的ILC3也减少。应用广谱抗生素的Selplg^－/－Rag^－/－小鼠中ILC3数量可得到恢复。研究人员通过16S rRNA测序发现Selplg^－/－Rag^－/－小鼠肠道内的螺杆菌属可抑制ILC3数量。进一步对野生型小鼠进行Selplg^－/－Rag^－/－小鼠的粪菌移植发现，野生型小鼠并未表现出ILC3数量减少。这提示螺杆菌属对ILC3细胞的抑制仅在免疫缺陷的小鼠中发生，ILC3受到了适应性免疫的保护^[21]。因此，ILC3受到肠道菌群的调节，且这种调节作用会根据机体免疫状态及肠上皮环境的改变发生变化。

结肠菌群发酵未被消化的碳水化合物的主要代谢产物为短链脂肪酸（包括乙酸、丙酸和丁酸），短链脂肪酸不仅是机体的能源，而且在宿主免疫系统的发育和功能中起着重要作用^[22]。短链脂肪酸的受体游离脂肪酸受体2（free fatty acid receptor 2，FFAR2）在结肠ILC3表面高表达。研究发现，醋酸盐通过FFAR2加速中性粒细胞募集至炎症部位促进炎性小体活化、IL-1β释放，并促进ILC3表达IL-1受体，使IL-22分泌增加，从而协同中性粒细胞和ILC3增强宿主对艰难梭菌感染的固有免疫反应；ILC3特异性敲除FFAR2的小鼠（FFAR2^ΔRorc）CCR6⁺ ILC3数量和IL-22产生均减少，导致黏液蛋白和抗菌肽的产生也减少，从而加重艰难梭菌肠炎；反之，喂饲短链脂肪酸或FFAR2激动剂后小鼠结肠ILC3和IL-22产生增加，对艰难梭菌肠炎及葡聚糖硫酸钠肠炎小鼠具有保护作用^[23-24]。另有研究发现，丁酸盐对ILC3及IL-22产生具有负向调节作用^[22]。由以上研究结果可见，肠道菌群的代谢产物对ILC3的数量和功能起着促进或抑制的双向调节作用，并且这种作用与短链脂肪酸的具体种类有关。

肠道菌群还可以利用肠道内的营养物质调节ILC3活性。AhR是ILC3维持生存和功能的重要转录因子，其配体可来源于环境污染物、食物、宿主细胞及微生物^[25]。如乳酸菌可以利用色氨酸的代谢衍生物吲哚-3-醛，后者即为AhR配体，使依赖AhR的ILC3发生IL-22转录，产生的IL-22一方面维护丰富的微生物群落生存，另一方面抵抗真菌如白念珠菌定植，从而保护黏膜免受炎症侵害^[26]。肠道菌群的数量和结构随着时间的推移而发生变化，这意味着IL-22的含量也在不断地调整。在10¹³数量级的肠道共生菌及其庞大复杂的衍生物中筛选出调节ILC活性的特定物种或物质是一项重大挑战。

研究者在Rag^－/－小鼠中利用ILC3的调控因子IL-23对ILC3在肠道疾病中的作用展开研究。Buonocore等^[27]发现肝螺杆菌可以诱导IL-23依赖的结肠炎，IL-23作用于胸腺细胞分化抗原1（thymus cell antigen 1，Thy1）⁺ ILC3使其下游的IL-17及γ干扰素引发固有免疫反应介导的肠道炎症；当利用Thy1⁺抗体特异性去除ILC3后，肠黏膜组织中IL-17、γ干扰素明显下降，肠炎得到缓解。Castellanos等^[28]发现，黏附于克罗恩病患者肠黏膜的侵袭性大肠杆菌，将诱导固有层C-X3-C基序趋化因子受体1（C-X3-C motif chemokine receptor 1，CX3CR1）⁺单核巨噬细胞表达肿瘤坏死因子样配体1A（tumor necrosis factor-like ligand 1A，TL1A），后者促使ILC3产生IL-22，在急性炎症期起黏膜修复作用。以上研究结果表明，肠道菌群诱导ILC3在肠道疾病中的作用具有两面性。

在正常稳态，NKp44⁺ ILC3约占人小肠和结肠淋巴细胞的5%^[9]。在克罗恩病和溃疡性结肠炎患者的肠道中，炎症部位NKp44⁺ ILC3数量减少，且与疾病活动度相关；而在非炎症部位NKp44⁺ ILC3数量则与健康对照无明显差异，提示ILC3在炎症性肠病中可能起到保护作用；相应地，克罗恩病患者肠道炎症部位中IL-22的表达较非炎症部位减少^[29]。然而保护性的NKp44⁺ ILC3减少是以表达致病性γ干扰素的ILC1增加为代价的。这种ILC组成的变化受到微生物信号诱导产生的IL-12调控。在肠道微生物的作用下，抗原提呈细胞分泌IL-12，使ILC3的RORγt表达丢失、T-bet表达增加，从而发生ILC3向ILC1的转化。ILC3的异质性和可塑性、用于识别ILC3的不同门控策略及所使用的小鼠模型的多样性，一定程度上造成了对ILC3认识的混乱，但无论如何，ILC3在肠道疾病中的作用不可一概而论。期待未来更多的基础研究带来对ILC3更全面的理解。

随着对ILC3认识的深入，Rag^－/－小鼠逐渐不能满足研究需要。在非免疫缺陷的个体中，T淋巴细胞、单个核细胞的数量远远大于ILC3。在此基础上，研究人员对ILC3与适应性免疫细胞、髓系细胞的相互作用展开了研究。与维甲酸相关孤儿受体γ（retinoic acid-related orphan receptor γ，Rorc）^+/+小鼠相比，Rorc^－/－小鼠外周血中Ki-67⁺CD4⁺ T细胞增殖和效应/记忆CD44^highCD62^lowCD4⁺T细胞的数量显著增加，共生菌特异性血清IgG水平升高，而应用抗生素的Rorc^－/－小鼠上述表现均逆转^[30]。去除ILC3或阻断IL-22将导致共生菌逃离肠道中原本限定的定植位置，扩散至肝脏及脾脏引起系统性炎症^[31]。这提示ILC3可以控制肠道菌群的定植和过度生长，ILC3缺乏将打破肠道菌群的共生平衡，同时导致共生菌对T细胞的激活。有研究利用IL-22^－/－小鼠、IL-17A^－/－及主要组织相容性复合体Ⅱ（major histocompatibility complex class Ⅱ，MHCⅡ）^－/－小鼠发现ILC3的这一作用与其效应分子IL-22、IL-17A无关，而是依赖于ILC3表面的MHCⅡ分子^[32]。这表明在缺乏共刺激分子的条件下，ILC3虽具有抗原提呈能力但无法刺激T细胞增殖，从而限制了T细胞的功能。这一研究结果提示在一些因适应性免疫细胞对共生菌过度反应导致的疾病中ILC3起到了负性调节作用，这与炎症性肠病患者中MHCⅡ⁺ILC3减少的现象一致。GM-CSF是维持肠道树突状细胞、巨噬细胞、Treg细胞功能和数量的重要细胞因子。研究人员利用Rorc^－/－小鼠发现RORγt⁺ILC3是肠道GM-CSF的主要来源。巨噬细胞感受到微生物信号后产生IL-1β，从而促进ILC3产生GM-CSF，在应用广谱抗生素的小鼠中GM-CSF的含量明显减少，进一步导致树突状细胞及Treg细胞的增殖和功能受限^[33]。因此，ILC3可以调节其他免疫细胞对共生菌的反应，共生菌也可以通过ILC3维持其他肠道免疫细胞的功能。

ILC3尽管仅占据肠道淋巴细胞中非常小的比例，但它在肠道疾病的发展中却起到了举重若轻的作用。ILC3与肠道微生物、肠道免疫细胞有着复杂的相互调控关系，如何与这些“邻居”共同维持肠道环境的平衡、确保在稳态及炎症条件下按需产生相应的细胞因子是肠道免疫性疾病中的重要研究课题。过去，环境差异及饮食多样性、巨大的个体基因型和健康状态差异是肠道菌群研究的障碍。如今，高通量测序和生物信息学工具及在无菌小鼠中进行的功能性动物实验极大地促进了人们对肠道菌群的了解^[34]，ILC3与肠道菌群的相互作用也将得到更新、更全面的认识。