导读：
2024年2月20日，武汉大学基础医学院汪晖教授团队在Cell Reports Medicine（IF2023: 11.7）在线发表题为“Epigenetic programming mediates abnormal gut microbiota and disease susceptibility in offspring with prenatal dexamethasone exposure”的研究论文。该研究结合临床和动物实验证实了产前地塞米松治疗对子代肠道菌群组成的影响，并阐明宫内表观遗传编程机制及其所带来的远期不良影响。
01研究背景
在孕期，健康的母体环境是子代肠道菌群发育的重要保障。孕期不良的母体环境因素会影响后代的肠道微生物群，导致其成年后易患多种疾病。产前给予地塞米松治疗是降低新生儿呼吸窘迫综合征发生的有效措施，可以促进胎儿肺成熟以及降低围产儿死亡率。越来越多研究发现，孕期地塞米松治疗（PDT）具有“双刃剑”效应，可导致子代出生体重降低、多器官发育编程及功能稳态改变、出生后多疾病易感。
研究发现，孕期不良环境暴露导致子代多疾病易感可能与肠道菌群组成异常有关，但其宫内发生机制尚未见报道。虽然既往研究已证实孕期地塞米松暴露（PDE）可致子代出生后多疾病易感，但其对子代肠道菌群的影响及其与疾病易感性之间的关系仍不清楚。
02结果
首先，为了探讨PDT在临床上对婴儿肠道菌群的影响，作者收集了76名6个月婴儿的粪便，进行16S rRNA测序用于分析肠道菌群。作者发现母体接受PDT与未接受PDT生产的婴儿在分娩方式、喂养类型、抗生素暴露和胎龄等相关因素方面没有差异，而肠道菌群的变异与PDT、性别和母体抗生素暴露显著相关。与CON组相比，PDT组的Chao1指数和Shannon指数均显著降低，在PDT组中，女性和男性之间的肠道菌群组成也有显著差异。qPCR进一步证实了PDT女婴的Akkermansia muciniphila的丰度降低。这些结果表明，PDT后的6个月大婴儿的肠道菌群在性别差异的情况下发生了显著的群落和分类变化（Fig. 1）。
接着，作者对孕期大鼠进行PDE后，收集其后代大鼠出生后不同时间点的粪便进行16S rRNA测序。在雌性子代大鼠中，与CON组相比，PDE组在PW2和PW12时Chao1指数降低。线性判别分析显示，PDE组在4个时间点细菌种类发生了变化，同时PDE雌性后代大鼠在出生后不同时间点肠道菌群属和种发生变化。通过给CON组和PDE组灌胃丁酸梭菌和鼠柠檬酸杆菌后，作者发现PDE组中较少的有益菌（丁酸梭菌）以及较多的病原菌（鼠柠檬酸杆菌）能够成功定植在肠中，说明PDE雌性后代大鼠的肠道微环境出现异常，并偏向于病原菌而非有益菌的定植（Fig. 2）。
Fig.2 PDE对出生后不同时间点的雌性后代大鼠肠道菌群定植和组成的影响
为了找出PDE雌性后代大鼠肠道微环境异常的原因，作者检测了PW2和PW12结肠组织中多种功能基因的表达。与CON组相比，PDE组（PW2）的结肠组织中黏蛋白合成基因（Muc2）和肠道屏障功能基因（Tjp1）的表达水平显著降低，而炎症相关基因的表达水平无明显变化，表明肠道屏障功能受损。同时，PDE组的结肠Muc2蛋白表达水平也显著降低。PAS染色显示黏蛋白密度降低。在PW12时也能得到类似的结果。这表明，Muc2是PDE雌性后代大鼠肠道菌群的主要调节因子，其下调可能解释了肠道菌群定植的异常肠道微环境（Fig. 3）。
Fig.3 PDE对雌性后代大鼠结肠功能及肠道菌群的影响
作者接下来探讨了PDE雌性后代大鼠出生后结肠黏蛋白的减少是否从子宫内开始。作者首先检测了与胎儿肠道中细胞增殖和分化相关的基因的表达，发现PDE雌性胎鼠的肠道增殖受到抑制，肠道分化失调，Muc2下调。为了研究PDE雌性后代出生前后Muc2持续下调的宫内编程机制，作者筛选并检测了能够调节胎儿肠中Muc2表达的多种转录因子。在这些转录因子中，作者发现CDX2的下调可能介导PDE雌性后代大鼠出生前后结肠Muc2的持续低表达，而CDX2的持续低表达可能与PDE激活GR/HDAC11信号下调CDX2启动子区H3K14ac水平有关（Fig. 4）。
Fig.4 PDE对雌性后代大鼠出生前后结肠Muc2和CDX2表达的影响
杯状细胞是产生黏蛋白的主要肠细胞，随后作者用人杯状细胞系LS174T细胞来确定地塞米松对MUC2表达的影响并阐明其分子机制。地塞米松处理的细胞中CDX2的mRNA水平以及MUC2和CDX2的蛋白质水平均显著降低。作者还发现地塞米松可以通过诱导GR核易位并促进其与CDX2启动子区直接结合，并验证了地塞米松通过激活GR并随后募集HDAC11来促进HDAC11修饰CDX2启动子区域，导致CDX2启动子区域的H3K14ac水平降低，最终降低CDX2和MUC2表达的机制（Fig. 5）。
03供稿者短评
在这项研究中，作者发现子宫内CDX2异常表观遗传修饰引起的MUC2表达抑制可以持续到出生后，导致肠杯状细胞粘蛋白合成的持续减少。肠腔粘液缺乏会导致定植不平衡和肠道菌群组成改变，从而影响胆汁酸代谢并最终导致胆汁淤积性肝损伤。这些发现为探寻菌群相关胎源性疾病的发生机制及早期防治提供新思路，同时也提示孕期合理用药的重要性。
然而，本文也存在些许不足：1、黏蛋白家族MUCs包含许多不同的分型，是否还有其他分型的MUCs参与上述机制值得进一步探索；2、在对6个月至2岁半的女婴进行随访时，作者需要特别关注并排除其他可能干扰研究结果的混杂因素，例如饮食和生活环境等；3、如果作者再进一步深入研究黏蛋白如何影响肠道菌群的具体分子机制，可能会使文章的逻辑更加饱满。
文献来源
https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2024.101398
END
点击扫码关注
编辑：肖 沁 排版：陈健英 审核：张钰英
