對于哺乳動物而言，饑餓與感染等因素嚴重威脅個體生存乃至種群延續。在長期進化過程中，那些在饑餓導致的營養匱乏狀態下仍能維持相對正常免疫防御功能的個體將具有顯著的存活優勢。于是在應對饑餓和感染等威脅中，機體新陳代謝與免疫防御系統之間發展出多層次多結點的高度協同作用。

    近年來許多研究發現，經典免疫細胞如T細胞和巨噬細胞能夠整合多種營養介導的分子信號來調控細胞代謝，進而影響免疫功能。腸道上皮細胞作為腸道免疫防御系統的道防線，在抵抗腸道病原菌感染過程中發揮了重要作用。在生物體內，胃腸道感知營養波動，其中位于腸腔側的單層腸道上皮細胞尤為關鍵。與已知的營養信號調控經典免疫細胞功能相比，營養信號如何調控腸道上皮細胞免疫功能并保護機體抵抗腸道病原菌感染尚不清楚。

    哺乳動物腸道上皮細胞通過營養感知信號mTOR控制Hes1蛋白翻譯來調節腸道α防御素的生物活性，進而保護機體抵抗腸道病原菌感染這一代謝-免疫調控環路，揭示了營養感知信號與宿主防御功能在腸道上皮細胞中相互協調作用的生物學意義。

    這一發現揭示了哺乳動物通過營養感知信號調控腸道上皮細胞抗菌防御功能這一現象并進一步闡述了其分子機制。

    研究顯示小鼠持續饑餓后，腸道各種抗菌肽表達經過了顯著的重新洗牌，matrix metalloproteinase 7 (MMP7)激活的成熟α-defensins經過短暫的下降后又恢復了高度激活的狀態，而其他抗菌蛋白水平則持續大量減少。

    這些結果表明，與營養充足的狀態相比，營養缺失造成腸道抗菌肽譜的劇烈變化。在營養匱乏狀態下，持續活化的α-defensins可以幫助機體抵抗腸道病原菌的入侵。轉錄組學和翻譯組學等機制研究顯示，營養缺失過程中MMP7-α-defensins軸線的回補依賴于腸道上皮細胞mTOR信號介導的Hes1蛋白翻譯調控。

    饑餓狀態導致Hes1蛋白水平顯著下調，從而抵消了Hes1對轉錄活化因子Atoh1的轉錄抑制,間接導致Mmp7基因表達上調以及α-defensins活化狀態的維持。該研究提示了饑餓狀態下mTOR-Hes1-Atoh1-Mmp7-α-defensins軸線對于宿主抵抗腸道病原菌入侵具有至關重要的作用，并揭示了Hes1作為重要表達調控分子參與腸道Metabolism-Translation-Transcription抗菌防御環路的軸心作用。

    有意思的是，在饑餓狀態下提供氨基酸等物質會打亂此機體內在防御環路，反而削弱腸道抗菌免疫功能，提示代謝與免疫之間錯綜復雜的交互作用。

    這研究的意義主要有以下兩方面：1）該研究將哺乳動物腸道上皮細胞的營養感知系統與宿主防御功能聯系起來，將代謝免疫研究拓展到了腸道上皮細胞領域；2）該研究暗示了這種營養感知信號調控抗菌防御的作用機制在哺乳動物進化過程中的生物學意義，為更好地理解宿主與微生物協同進化提供了線索。