近日，天津市免疫學(xué)研究所、天津醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院王荃教授和姚智教授合作在PNAS發(fā)表了題目為“Bacterialindole-3-lactic acid affects epithelium-macrophage crosstalk toregulate intestinal homeostasis[1]” 的研究論文，第*一作者為天津醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)系博士于開源。該研究通過對移植了服用了替硝唑患者的糞菌但對葡聚糖硫酸鈉（DSS）具有不同抵抗性的小鼠糞菌進(jìn)行主成分分析，篩選獲得一株兼性厭氧細(xì)菌-大腸桿菌Ec-TMU，并通過集萃藥康無菌鼠、CCR2-KO小鼠等動物模型；流式檢測、病理分析、免疫熒光等技術(shù)手段驗證了Ec-TMU的色氨酸代謝物吲哚-3-乳酸（ILA）可以通過AHR下調(diào)糖酵解、NF-κB和HIF信號通路，抑制炎癥環(huán)境中的上皮細(xì)胞產(chǎn)生CCL2/7，減少促炎型巨噬細(xì)胞在結(jié)腸組織的累積，調(diào)節(jié)腸道穩(wěn)態(tài)的作用。

圖1.文章信息

為了研究腸道兼性厭氧菌在腸道穩(wěn)態(tài)中的作用，研究人員首先將服用了替硝唑患者的糞菌移植到小鼠體內(nèi)，并使用DSS進(jìn)行腸炎誘導(dǎo)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)一部分小鼠出現(xiàn)了腸炎表型（TNZ-S），另一部分則沒有（TNZ-L），進(jìn)一步對這兩組小鼠的糞菌進(jìn)行16sRNA測序，結(jié)果差異不大，但主成分分析（PCA）發(fā)現(xiàn)三組菌株組成的差異體現(xiàn)在屬水平上（圖2A），其中TNZ-L組專性厭氧菌豐富度降低，兼性厭氧菌的豐富度增加（圖2B），具體差異如圖2C所示。隨后研究人員通過動物實驗考察了這些差異菌屬的抗炎效果，發(fā)現(xiàn)Ec-TMU的效果最*好，將其定殖到無菌鼠體內(nèi)后使用DSS處理，發(fā)現(xiàn)可以降低無菌鼠的疾病評分，改善腸部炎癥（圖2D）。

圖2.Ec-TMU可以緩解DSS引起的腸部炎癥

考慮到腸炎和腸道免疫系統(tǒng)的密切關(guān)系，研究人員分析了結(jié)腸固有層的免疫細(xì)胞表達(dá)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ec-TMU組巨噬細(xì)胞表達(dá)量下降，其中促炎型巨噬細(xì)胞（P1/P2）比例減少，抑炎型巨噬細(xì)胞（P3/P4）比例增加（圖3A），免疫熒光結(jié)果表明這是因為Ec-TMU上清液（分子量分?jǐn)?shù)小于3kDa）中的代謝產(chǎn)物顯著抑制了結(jié)腸上皮細(xì)胞中化學(xué)因子CCL2和CCL7的表達(dá)（圖3B）。Ec-TMU上清液的PCA結(jié)果顯示，與腦心輸液培養(yǎng)基（BHI）組、K12（Ec-TMU相同種的一種菌屬）組相比，其色氨酸代謝產(chǎn)物吲哚-3-乳酸（ILA）比例顯著升高（圖3C），體內(nèi)外結(jié)果表明ILA對CCL2和CCL7的表達(dá)有顯著的抑制作用（圖3D），可以緩解DSS誘導(dǎo)的腸炎（圖3E），這是因為ILA降低了CCR2+P1/P2巨噬細(xì)胞的比例，并通過向CCR2?/?小鼠中補充ILA和CCR2+/+巨噬細(xì)胞（圖3F）證明了ILA通過降低結(jié)腸上皮細(xì)胞中促炎巨噬細(xì)胞的積累來改善炎癥表型。

圖3.Ec-TMU代謝物ILA通過降低結(jié)腸上皮細(xì)胞中促炎巨噬細(xì)胞的積累來緩解炎癥

為了探究ILA影響CCL2/7表達(dá)的分子機制，研究人員對經(jīng)LPS和LPS+ILA處理的SW480細(xì)胞進(jìn)行RNA測序分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LPS+ILA組中與糖酵解、HIF和NF-κB信號通路相關(guān)的基因表達(dá)顯著下調(diào)（圖4A），向培養(yǎng)液中加入NF-κB激動劑（PMA）、糖酵解激動劑（Oli）、HIF激動劑（ML）、NF-κB抑制劑（BAY）、糖酵解抑制劑（DCA）、HIF抑制劑（PX）、AHR抑制劑（CH），會消除掉ILA對CCL2/7表達(dá)的抑制作用（圖4B），證明了ILA抑制炎癥環(huán)境中的上皮細(xì)胞產(chǎn)生CCL2/7是通過AHR下調(diào)糖酵解、NF-κB和HIF信號通路實現(xiàn)的。

圖4.ILA 通過AHR下調(diào)糖酵解、NF-κB和HIF信號通路從而抑制炎癥環(huán)境中CCL2/7的產(chǎn)生

炎癥性腸?。↖BD）是一類與免疫穩(wěn)態(tài)失調(diào)密切相關(guān)的腸道炎性疾病，在我國發(fā)病率呈上升趨勢，本研究提出了腸道共生細(xì)菌調(diào)節(jié)腸道免疫穩(wěn)態(tài)的新機制，為IBD的治療提供了潛在策略。

腸道菌群與機體健康、疾病治療之間有著復(fù)雜多樣的關(guān)系，SPF小鼠、無菌鼠、基因編輯小鼠模型及FMT技術(shù)作為重要的研究工具和手段越來越多地出現(xiàn)在各大權(quán)威期刊上。在此背景下，集萃藥康擁有品系齊全的基因編輯小鼠，無菌鼠與菌群研究服務(wù)平臺擁有國內(nèi)領(lǐng)先的無菌鼠生產(chǎn)規(guī)模和FMT操作技術(shù)，可承接菌群與代謝、菌群與炎癥、抗腫瘤藥與菌株聯(lián)合評價、基因與菌群互作、疾病造模等多種類型項目，實現(xiàn)菌株進(jìn)，數(shù)據(jù)出的一站式服務(wù)。