【Gut Microbes】粪便 let-7b 和 miR-21 直接调节肠道微生物群,驱动慢性炎症

文摘   2024-09-12 08:00   中国  

近日,外国学者在Gut Microbes发表论文Fecal let-7b and miR-21 directly modulate the intestinal microbiota, driving chronic inflammation,该文章提供了粪便miRNA在宿主-微生物群交流中功能性重要性的证据,突出了它们在肠道炎症和菌群失调相关疾病(如IBD)治疗中的潜力,值得关注。


研究背景


炎症性肠病(IBD)的特点是肠道菌群失调和胃肠道的慢性炎症IBD的病因是多因素的,与肠道微生物群落的失衡密切相关。事实上,与IBD患者和老鼠模型的研究一致支持菌群失调是炎症性疾病发病机制中的关键事件。近期的研究在粪便中鉴定出许多微小RNAmiRNAs),表明它们可能在宿主与微生物群的相互作用中发挥作用。miRNAs是小的非编码RNA,通过结合信使RNAmRNAs),诱导转录后基因表达调控,从而调节多种生物过程。值得注意的是,miRNAsRNase降解高度抵抗,可以在不同的生物液体中被检测到。在IBD患者中,已报道miRNAs在血清、粘膜和粪便样本中失调。

在胃肠道中,miRNAs由肠上皮细胞分泌到腔内并积累在粪便中。尽管一些研究发现它们在维持肠道稳态中是相关的,但微生物群和粪便miRNAs共同参与肠道炎症的机制仍然未知。本研究的主要目标是调查miRNA-微生物群相互作用与结肠炎的相关性



研究内容


1 研究发现,粪便中的let-7bmiR-21与人类和小鼠的结肠炎症相关。

2通过分析人类粪便样本,研究者发现let-7bmiR-21与不同的肠道细菌显著相关。

3 在体外微生物群培养系统中,let-7bmiR-21能够直接改变复杂人类微生物群的组成和功能。

4 在小鼠模型中,let-7bmiR-21的外源性给予能够诱导肠道炎症,其中miR-21还能增加结肠通透性。

5 miRNAs能够改变肠道黏液的组成,并促进抗菌因子的产生。

6 let-7b诱导的微生物群改变与延迟的miRNA诱导炎症相关。

7 在没有肠道微生物群的情况下,let-7b诱导的炎症被消除,表明微生物群在miRNA诱导的炎症中起着关键作用。miRNA治疗的抗炎效果:通过抑制内源性miR-21let-7b,研究者发现抗miRNA治疗具有显著的抗炎效果,能够改善肠道通透性并预防菌群失调。
治疗潜力:研究结果表明,miRNA抑制剂可能代表了治疗结肠炎的有效新方法,并可能作为恢复慢性肠道疾病中健康宿主-微生物群互作的有效工具




研究结果

1  Let-7b 和 miR-21 是小鼠和 IBD 患者中与炎症相关的 miRNA。
图2 Let-7b 和 miR-21 直接影响人类微生物群的组成。
图3 外源性 miRNAs 的施用诱导结肠炎症,但只有 miR-21 治疗损害了肠道屏障功能。

图4 miR-21 和 let-7b 治疗会改变体内微生物群。
图 5. 外源 miRNAs 的施用改变了粘液组成并促进了抗菌因子的产生。
图 6. Let-7b 诱导的炎症与长期微生物群改变有关,并通过抗生素预防。
图7  通过抑制内源性 miR-21 和 let-7b 具有强大的治疗性抗炎潜力。

总结与意义


总之,该文章揭示了与结肠炎相关的两种miRNAlet-7bmiR-21之间的新的、特定的跨界通讯。miR-21对宿主有强烈的有害影响和轻微的菌群失调;而let-7b的炎症反应与微生物群的改变强烈相关。这一发现为未来的研究开辟了一个充满希望的途径,重点是阐明腔道miRNA与细菌之间相互作用的机制。此外,在结肠炎期间使用抗miR-21和抗let-7b抑制内源性miRNA,具有显著的治疗性抗炎效果。总体而言,这项工作推进了我们对粪便miRNA动态及其在肠道健康中潜在影响的理解,为它们在菌群失调相关疾病和肠道炎症中的多面性角色提供了洞见,特别是在IBD中。


通讯作者  
Emilie Viennois 是佐治亚州立大学生物医学研究所的助理教授。她的研究主要集中在免疫系统与肠道微生物之间的相互作用,特别是在炎症性肠病(如克罗恩病和溃疡性结肠炎)的背景下。她因在这一领域的贡献而获得了克罗恩病与结肠炎基金会的职业发展奖,用以研究肠道中的miRNAs和细菌如何影响这些病症。Viennois 教授还广泛研究了饮食因素,比如乳化剂,如何影响肠道微生物并导致慢性炎症和肠道疾病。

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