免疫媒介（immune-mediated）的腸道疾病，如移植物抗宿主疾病（graft-versus-host disease，GVHD）或發炎性腸道疾病（inflammatory bowel diseases，IBD）的嚴重程度，與腸道微生物組的改變有關。但導致微生物群落破壞的原因仍然是個謎。美國貝勒醫學院（Baylor College of Medicine）、密西根大學（University of Michigan）和 GVHD 動物模型合作機構的研究人員發現，腸道微生物組的改變與免疫媒介的腸道損傷後腸道氧含量（oxygen levels）的增加有關。該研究同時表示，通過藥物降低腸道氧氣含量可以緩解微生物失衡，並降低腸道疾病的嚴重程度。
研究論文主要作者、貝勒大學 Dan L. Duncan 綜合癌症中心的 Pavan Reddy 博士說：「我們不明白為何微生物在許多疾病中發生變化，而且如何發生。這項研究是第一個為腸道微生物組失衡加劇 GVHD 和可能的其他 IBD 提供解釋和潛在解決方案的研究之一。」
2023 第七屆亞洲微生物體趨勢論壇，國際講者 Rob Knight、傅靜遠教授談微生物用於疾病檢測與跨體學研究方向（基因線上國際版）腸道環境結構不只影響厭氧菌和腸道疾病，更可能危及生命
該團隊表示：「腸道微生物組的組成直接影響人類健康和疾病。一個健康的腸道居住著一個多樣化的群落，這些群落主要是絕對厭氧菌（obligate anaerobic bacteria），這些群落受到宿主遺傳、飲食和免疫力的影響。這種多樣化微生物群落的平衡被破壞，也就是生態失調，通常以微生物群落結構的轉變為特徵，並且與包括免疫媒介的腸道疾病（如 GVHD）有關。然而，導致生態失衡的機制尚不清楚。」
胃腸道移植物抗宿主疾病 ( Gastrointestinal GVHD，GI GVHD ) 是進行同種異體造血幹細胞移植（allogeneic hematopoietic stem cell transplantation; allo-HSCT）時，可能危及生命的潛在併發症。研究團隊表示，正因為此併發症使許多有效治療血癌和遺傳性血液疾病的療法變得無法使用；再者，因腸道微生物多樣性的減少、絕對厭氧菌相對於其他細菌的減少，造成因 GVHD 而增加的死亡率，與微生物組在 GVHD 中的作用、以及造成生態失調的機制是否有關，目前還不清楚，亦無法得知 HSCT 之前或之後的生態失調，是否直接增加或減緩了 GVHD 嚴重程度。但團隊希望能了解，是什麼讓 GVHD 變得更糟，以便能夠有效地控制它。
透過對小鼠模型的研究，研究團隊發現，免疫細胞對腸道細胞（intestinal cell）造成的損傷，會阻止這些細胞充分利用氧氣來發揮其正常功能。移植前的生態失調本身並不致病（pathogenic）， HSCT 後的生態失調，是同種異體 HSCT 後同種異體供體 T 細胞（donor T cells），引起的組織損傷導致腸腔氧水平變化的結果。因此，所有未被腸道細胞利用的氧氣都會滲入（oozes）腸道，改變常態微生物的環境。同時，團隊在多個特定的無特定病原體（specific pathogen-free，SPF）、無菌和無菌胃腸道 GVHD 小鼠模型中發現，致病性 T 細胞引發的腸道損傷，改變了胃腸道中的環境氧氣水平並導致生態失調。
Reddy 博士說：「我們腸道中的大多數有益微生物都是厭氧（anaerobic）細菌，當腸道中的氧氣含量增加時，這些微生物往往會消失，氧氣水平的增加解釋了在這些發炎性疾病背景下，微生物組的變化。」
鐵螯合劑老藥新用，功效可能更勝以往
研究結果指出，降低腸道中的氧氣水平以恢復正常的腸道環境，可以幫助重建微生物群落的平衡並減弱 GVHD 的影響。他們透過一種常用的減少鐵超載的藥物，一種鐵螯合劑（iron chelator），可以減輕微生物失衡並降低 GVHD 的嚴重程度。多年來，鐵螯合劑一直用於治療鐵過量所導致的組織損傷，例如血色素沉著症（hemochromatosis）。鐵螯合劑是一種可與鐵結合、將其從體內清除的化合物。研究過程中，團隊發現鐵螯合劑也可以起到吸氧的作用，例如在動物模型中，鐵螯合劑去除了腸道中的鐵，恢復缺氧的環境，為厭氧菌提供了繁殖的機會。
新型非免疫抑制策略：以腸道氧氣水平為目標以減輕 T 細胞驅動的腸道疾病
鐵螯合的其中一個優點，是可以減少或避免使用控制 GVHD 的免疫抑制藥物。抑制免疫系統雖然可以控制 GVHD，但也有感染的風險，這可能會危及生命。若鐵螯合有助於控制患者的病情，那將是一種治療 GVHD 的新型非免疫抑制方法，而且尚無明顯的副作用。
雖然研究仍有其侷限性，也需要進一步研究。但他們目前得出的研究數據顯示，氧氣作為生態失調機制和鐵螯合，可成為改善非感染性免疫媒介的腸道疾病的治療靶點。研究人員的下一步包括：研究鐵螯合是否有助於控制接受骨髓移植的患者的 GVHD 嚴重程度。研究數據提供了一種誘導生態失調的機制，並證明透過調節環境氧氣來促進生態平衡可降低異基因 HCT 後腸道損傷的嚴重程度，因此，針對環境腸道氧氣水平可能代表一種新型的非免疫抑制策略，以減輕 T 細胞驅動的腸道疾病。
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