AhR/IL--22/Stat3信号通路在肠道菌群调节抗菌肽分泌中的作用与机制研究-论文-万方医学网

AhR/IL--22/Stat3信号通路在肠道菌群调节抗菌肽分泌中的作用与机制研究

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摘要人类胃肠道中含有细菌，病毒，真菌，原生动物以及寄生虫等大量的微生物，统一称为共生菌。近些年来，大量研究表明，共生菌参与宿主食物消化，维生素合成，脂肪代谢等生理过程;除此之外，其亦在肠道免疫系统中发挥重要作用：主要参与免疫系统的发育，成熟及调节，且主要影响肠道黏膜固有免疫。研究表明，无菌鼠的肠道黏膜免疫严重受损，以sIgA水平降低，肠上皮细胞萎缩，PP淋巴结减少为表现，但是在其接受菌群移植后，此表型消失。 　　肠道屏障主要包括机械屏障、化学屏障、免疫屏障及生物屏障。其中机械与免疫屏障主要由肠道上皮细胞构成，包括柱状细胞，杯状细胞，潘氏细胞及内分泌细胞。肠道免疫屏障包括获得性免疫与固有免疫，其中非特异性的固有免疫发挥主要作用。肠道上皮细胞是参与黏膜固有免疫的主要细胞，参与形式主要是肠道上皮细胞分泌一系列抗菌肽（主要包括溶菌酶，RegⅢγ，隐窝素及分泌型磷脂酶A2）来限制肠道共生菌的过度生长从而调节肠道内稳态。抗菌肽产生和分泌减少，可导致肠内菌群易位入血引起肠源性感染。此外，潘氏细胞引起的抗菌肽表达受损还可以损伤细胞，诱导自噬发生，主要表现为LC3的过表达。研究指出，IL-22Rα/IL-10Rβ/Stat3信号通路在肠道上皮细胞分泌抗菌肽的调节中起到关键作用。综上所述，在维持肠道内稳态的过程中，肠道上皮细胞及其抗菌肽的分泌发挥着重要作用，但是，抗菌肽的分泌是否依赖于肠道菌群尚不明确。 　　AhR，环芳香烃受体，是一种配体依赖性转录因子，广泛表达于各种免疫及免疫细胞的表面。近年来，由于AhR在外部环境与机体免疫中发挥着重要的链接作用而受到免疫研究的广泛重视。近期研究显示：菌群可以通过活化AhR从而促进IL-22的分泌。生理情况下，AhR的内源性配体主要为色氨酸经菌群代谢成为的吲哚酸以及经肠道上皮细胞代谢成为的犬尿酸，尤其是吲哚酸是人体内AhR的重要配体。然而，AhR的表达是否依赖菌群及其对肠道抗菌肽分泌的调节机制尚不明确。 　　本次研究中，我们假设，肠道共生菌可以产生激活AhR的物质从而上调AhR/IL-22/Stat3信号通路，从而使黏膜抗菌肽分泌增加，影响肠道黏膜免疫屏障。 　　第一章肠道共生菌影响肠屏障及抗菌肽的表达 　　目的： 　　观察肠道共生菌对肠屏障及抗菌肽的作用 　　方法： 　　选取18只6周龄SPF级C57BL/6J雄性小鼠，平均随机分成三组，4联抗生素清除菌群组(Abx)，菌群清除后接受正常小鼠菌群移植组(FMT)，正常饮食小鼠组(Normal)。首先观察抗生素对小鼠肠道共生菌的清除效果，其次观察不同分组小鼠肠粘膜形态学及抗菌肽分泌的改变。 　　结果： 　　Abx可以清除大量的肠道共生菌，且FMT可以有效定植小鼠的肠道菌群。Abx组小鼠肠道黏膜明显萎缩，肠绒毛缩短，肠粘膜隐窝变浅。FMT组较Abx组肠黏膜形态学有显著改善，与正常组小鼠无差异。Abx组小鼠抗菌肽分泌量显著小于其余两组，FMT组抗菌肽表达水平与正常饮食组无差异。 　　结论： 　　小鼠肠道共生菌对肠道黏膜形态学的稳定以及抗菌肽的分泌产生关键作用 　　第二章 AhR/IL-22/Stat3信号通路参与了抗生素清除肠道菌群引起的抗菌肽分泌减少 　　目的： 　　明确AhR/IL-22/Stat3信号通路在共生菌与肠黏膜屏障功能中的作用 　　方法： 　　选取18只6周龄SPF级C57BL/6J雄性小鼠，平均随机分成三组，4联抗生素清除菌群组(Abx)，菌群清除后接受正常小鼠菌群移植组(FMT)，正常饮食小鼠组(Normal)。通过免疫荧光检测其AhR表达情况，通过一系列分子生物学实验检测IL-22与Stat3的表达水平。 　　结果： 　　Abx组小鼠肠道AhR分布明显稀疏，且菌群定植之后出现明显改善，但是仍然没有达到正常组水平。分子生物学实验显示，尽管三组小鼠Stat3表达没有差异，但是Stat3的磷酸化水平在Abx组明显降低。尽管FMT组有少量改善，但是仍没有达到正常水平。除此之外，IL-22表达水平在Abx组也显著减少。 　　结论： 　　AhR/IL-22/Stat3同路参与了菌群与肠道粘膜免疫屏障中抗菌肽分泌的调节。 　　第三章激活AhR活化IL-22/Stat3信号通路可以修复菌群改变导致的肠粘膜损伤 　　目的： 　　外源性注射AhR激动剂激活AhR观察IL-22/Stat3通路的活化情况，以及肠道粘膜形态学改变与抗菌肽的表达。明确该通路在菌群与肠屏障之间的作用。 　　方法： 　　采用24只6周龄SPF级C57BL/6J雄性小鼠，平均随机分成四组，4联抗生素清除菌群组(Abx)，菌群清除后接受正常小鼠菌群移植组(FMT)，正常饮食小鼠组(Normal)，抗生素清除菌群加激动剂组(Abx+Ficz)。首先观察抗生素对小鼠肠道共生菌的清除效果，其次观察不同分组小鼠肠粘膜形态学及抗菌肽分泌的改变，最后检测IL-22/Stat3通路的活化情况。 　　结果： 　　加入AhR激动剂后，抗生素清除小鼠肠黏膜形态学接近FMT组。且肠黏膜分泌抗菌肽水平明显升高。与FMT组相近，但是较正常组仍然偏低。检测其IL-22/Stat3通路显示，加入AhR激动剂后，该通路转录水平明显升高，Stat3磷酸化水平显著增加。 　　结论： 　　外源性激动AhR可以活化IL-22/Stat3信号通路，减轻肠道粘膜免疫屏障由于菌群紊乱导致的损伤。但是不可以使之完全恢复。