【Gut Microbes】FMT 以 STING 依赖性方式治疗DSS 诱导的结肠炎

文摘   2024-10-05 08:00   四川  

近日,国内学者在Gut Microbes发表论文FMT rescues mice from DSS-induced colitis in a STING-dependent manner,在这项工作中,针对干扰素基因刺激因子(STING),一种调节宿主防御的DNA感知蛋白。通过比较不同STING表达水平的小鼠中FMT的疗效差异,揭示了FMT治疗以STING依赖的方式提供治疗DSS诱导的结肠炎,值得关注。


研究背景


炎症性肠病(IBD),包括克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC),是一种与肠道菌群失调密切相关的慢性免疫介导的胃肠道炎症性疾病。粪便微生物移植(FMT)是治疗IBD的一种有前景的方法,该方法将健康供体的微生物移植到患病受体的肠道中,以重塑失调的菌群。然而,临床研究已经发现,并非每个IBD患者都能从FMT治疗中受益,而且患者对同一供体移植菌株的兼容性也存在差异,其原因和机制尚未阐明。

干扰素基因刺激因子(STING),也称为跨膜蛋白173(TMEM173)、干扰素调节因子3(IRF3)的调节激活因子(MITA)和内质网干扰素刺激蛋白(ERIS),是一种胞质DNA感受器,通过识别来自外来或宿主自身的胞质DNA来调节身体的免疫防御。静止状态下的STING位于内质网,并在所有类型的免疫和非免疫细胞中广泛表达。一旦激活,STING从二聚体转变为多聚体,并从内质网移至高尔基体,在那里它招募坦克结合激酶1(TBK1)并诱导TBK1的磷酸化。磷酸化的TBK1进一步激活其靶蛋白,干扰素调节因子3(IRF3)和核因子-κB(NF-κB),它们进入细胞核并结合到靶基因启动子序列的特定位点,促进I型干扰素和炎症细胞因子的转录。这些细胞因子反过来发挥宿主防御功能。虑到STING在免疫监视和宿主防御中的重要位置,这与FMT治疗期间外源微生物的定植有关,因此有必要研究STING是否影响FMT的疗效。



研究内容


1 STING在结肠细胞中的表达分析:利用人类蛋白质图谱(HPA)数据库,分析了STING在不同组织中的表达情况。通过多免疫荧光技术,比较了IBD患者和健康个体中STING在结肠免疫细胞和上皮细胞中的表达差异。

2 STING在结肠炎中的作用:通过构建STING敲除(STING−/−)、野生型(WT)和STING激活的小鼠模型,研究了STING在DSS诱导的结肠炎中的作用。分析了STING在结肠炎发生和发展中的双向作用机制。

3 STING对FMT疗效的影响:研究了STING不同激活状态下小鼠接受FMT治疗后结肠炎的改善情况。探讨了STING激活对FMT治疗结肠炎效果的影响。

4 STING对肠道免疫微环境的影响:利用流式细胞仪评估了STING对FMT治疗期间肠道免疫微环境中Th1细胞、Th17细胞和巨噬细胞的影响。分析了STING在调节FMT治疗后肠道免疫细胞亚群方面的作用。

5 STING对肠道微生物群组成的影响:通过16S rDNA测序分析了STING对FMT治疗后受体肠道微生物群组成的影响。探讨了STING在促进供体菌株在受体肠道中定植中的作用。

6 STING在肠道代谢中的作用:利用PICRUSt2软件分析了STING在FMT治疗期间对肠道代谢水平的影响。探讨了STING在重塑结肠炎小鼠肠道代谢紊乱中的作用。

7 STING作为FMT治疗生物标志物的潜力:基于STING在FMT治疗中的作用,探讨了其作为预测FMT疗效生物标志物的潜力。分析了IBD患者中STING表达水平与疾病严重性之间的关系。

8 STING在IBD患者中的表达分析:

利用基因表达数据库(GEO)分析了IBD患者中STING及其下游基因的表达情况。过免疫组化(IHC)分析了IBD患者结肠组织中STING通路蛋白的表达与疾病活动性之间的关系。




研究结果

1 . 结肠细胞亚群中 STING 的差异富集。

图2. STING 在 DSS 诱导的结肠炎中起双向作用。

图3. STING 有助于从结肠炎小鼠的 FMT 治疗中获得最大益处。

图4. STING 增强 FMT 对 LP 和 MLN 中促炎免疫细胞亚群的负调节作用。

图 5. STING 增强了 FMT 对脾脏促炎免疫细胞亚群的负调节作用。

图 6. STING 会影响 FMT 治疗后患病受者和健康供体之间肠道菌群的相似性。

图 7. STING 促进益生菌乳酸菌及其附属细菌在受体肠道中的定植。

图 8. STING 协助 FMT 疗法重塑结肠炎小鼠紊乱的肠道代谢。

图 9. STING-TBK1-IRF3 通路的激活与 IBD 的疾病严重程度相关。

总结与意义


研究者们得出结论,肠道炎症促进了STING在肠道中的积累和激活,并且随着疾病的恶化,这种趋势有所增加。因此,那些肠道中STING被激活的IBD患者可能会从FMT治疗中获得更多的益处。因此,考虑到FMT治疗结肠炎中STING依赖的特性,研究者们提出STING作为FMT的关键靶标,有潜力成为一个生物标志物,用于筛选最适合FMT治疗的个体,以优化FMT治疗方案并改善临床结果。

通讯作者  

姓 名:冯百岁,学 历:博士,开诊科室:消化内科,业方向:炎症性肠病和胆胰疾病ERCP诊治职称/职务:主任医师/教授/医学博士/博士生导师/消化内科主任/河南省肠道疾病医学重点实验室主任/郑州大学肠道疾病研究中心主任/享受国务院特殊津贴专家/河南省政府特殊津贴专家/河南省医学重点学科带头人。 毕业以来一直在郑州大学第一附属医院消化内科工作,2016年4月作为高端人才引进项目入职郑州大学第二附属医院消化科工作至今。从事消化专业临床工作30余年,在消化系统疾病的诊治中,积累了丰富的经验,尤其擅长ERCP操作技术和IBD的基础和临床研究。对各种胆道、胰腺疾病;包括胆管、胰腺良恶性疾病肿瘤。开展内镜下胆总管取石术、内镜下鼻胆管引流术、内镜下良恶性狭窄扩张支架置入术、胰腺癌和胆管癌的ERCP金属支架置入术等;从事ERCP工作近20余年,带领ERCP团队诊治胆胰疾病总数超过5000例。作为河南省免疫学会IBD专业委员会主任委员,河南消化学会IBD学组组长,河南省IBD专病联盟理事长,对IBD的综合诊断和治疗具有丰富的临床经验。每年举办IBD系列学术活动10余场,极大地提高了河南省IBD的综合诊治。

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