天津市免疫学研究所，天津医科大学基础医学院王荃教授和姚智教授近期合作在PNAS发表了题目为“Bacterialindole-3-lactic acid affects epithelium-macrophage crosstalk toregulate intestinal homeostasis^[1]” 的研究论文，第 一作者为天津医科大学基础医学院免疫学系博士于开源。该研究通过对移植了服用了替硝唑患者的粪菌但对葡聚糖硫酸钠（DSS）具有不同抵抗性的小鼠粪菌进行主成分分析，筛选获得一株兼性厌氧细菌-大肠杆菌Ec-TMU，并通过集萃药康无菌（GF）小鼠、CCR2-KO小鼠等动物模型；流式检测、病理分析、免疫荧光等技术手段验证了Ec-TMU的色氨酸代谢物吲哚-3-乳酸（ILA）可以通过AHR下调糖酵解、NF-κB和HIF信号通路，抑制炎症环境中的上皮细胞产生CCL2/7，减少促炎型巨噬细胞在结肠组织的累积，调节肠道稳态的作用。

图1.文章信息

为了研究肠道兼性厌氧菌在肠道稳态中的作用，研究人员首先将服用了替硝唑患者的粪菌移植到小鼠体内，并使用DSS进行肠炎诱导，结果发现一部分小鼠出现了肠炎表型（TNZ-S），另一部分则没有（TNZ-L），进一步对这两组小鼠的粪菌进行16sRNA测序，结果差异不大，但主成分分析（PCA）发现三组菌株组成的差异体现在属水平上（图2A），其中TNZ-L组专性厌氧菌丰富度降低，兼性厌氧菌的丰富度增加（图2B），具体差异如图2C所示。随后研究人员通过动物实验考察了这些差异菌属的抗炎效果，发现Ec-TMU的效果最 好，将其定殖到GF小鼠体内后使用DSS处理，发现可以降低GF小鼠的疾病评分，改善肠部炎症（图2D）。

图2.Ec-TMU可以缓解DSS引起的肠部炎症

考虑到肠炎和肠道免疫系统的密切关系，研究人员分析了结肠固有层的免疫细胞表达情况，结果发现Ec-TMU组巨噬细胞表达量下降，其中促炎型巨噬细胞（P1/P2）比例减少，抑炎型巨噬细胞（P3/P4）比例增加（图3A），免疫荧光结果表明这是因为Ec-TMU上清液（分子量分数小于3kDa）中的代谢产物显著抑制了结肠上皮细胞中化学因子CCL2和CCL7的表达（图3B）。Ec-TMU上清液的PCA结果显示，与脑心输液培养基（BHI）组、K12（Ec-TMU相同种的一种菌属）组相比，其色氨酸代谢产物吲哚-3-乳酸（ILA）比例显著升高（图3C），体内外结果表明ILA对CCL2和CCL7的表达有显著的抑制作用（图3D），可以缓解DSS诱导的肠炎（图3E），这是因为ILA降低了CCR2+P1/P2巨噬细胞的比例，并通过向CCR2−/−小鼠中补充ILA和CCR2+/+巨噬细胞（图3F）证明了ILA通过降低结肠上皮细胞中促炎巨噬细胞的积累来改善炎症表型。

图3.Ec-TMU代谢物ILA通过降低结肠上皮细胞中促炎巨噬细胞的积累来缓解炎症

为了探究ILA影响CCL2/7表达的分子机制，研究人员对经LPS和LPS+ILA处理的SW480细胞进行RNA测序分析，结果发现LPS+ILA组中与糖酵解、HIF和NF-κB信号通路相关的基因表达显著下调（图4A），向培养液中加入NF-κB激动剂（PMA）、糖酵解激动剂（Oli）、HIF激动剂（ML）、NF-κB抑制剂（BAY）、糖酵解抑制剂（DCA）、HIF抑制剂（PX）、AHR抑制剂（CH），会消除掉ILA对CCL2/7表达的抑制作用（图4B），证明了ILA抑制炎症环境中的上皮细胞产生CCL2/7是通过AHR下调糖酵解、NF-κB和HIF信号通路实现的。

图4.ILA 通过AHR下调糖酵解、NF-κB和HIF信号通路从而抑制炎症环境中CCL2/7的产生

炎症性肠病（IBD）是一类与免疫稳态失调密切相关的肠道炎性疾病，在我国发病率呈上升趋势，本研究提出了肠道共生细菌调节肠道免疫稳态的新机制，为IBD的治疗提供了潜在策略。

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