炎症性肠病（IBD）表现为肠黏膜和粘膜下层的非特异性和慢性炎性病变，以溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD）为代表，是一种复杂的慢性免疫介导疾病。据推测，到2025年，中国IBD患者人数将达到乃至超过150万人。近年来，已经确定了遗传因素（如抗菌肽，自噬，趋化因子和细胞因子等）和环境因素（如饮食，感染，吸烟，阑尾切除术等）在IBD发病过程中的主要作用。
神经纤毛蛋白（Neuropilins，NRP）存在两种同源的NRP异构体，即Nrp1和Nrp2，是在生理和病理条件下增强对几种生长因子和其他介质的反应的辅助受体，在Treg细胞上高表达，靶向NRP1可以增加Treg的稳定性增加CD8+T细胞的抗肿瘤作用。探究NRP1在IBD进程中的调控作用，对于靶向NRP1的免疫治疗具有非常重要的临床意义。
日前，天津医科大学周洁教授、天津医科大学第二医院王海涛教授共同通讯合作在Cellular & molecular immunology上发表题目为“NRP1 instructs IL-17-producing ILC3s to drive colitis progression”文章，探究了神经纤毛蛋白-1（NRP1）在调节产生IL-17A的ILC3s以及结肠炎相关微生物群方面的新作用，靶向NRP1可能是治疗IBD的一种新策略，为该领域的进一步研究和治疗开辟了新途径。
为了评估NRP1在IBD中的作用，首先研究人员利用单细胞转录组学（scRNA-seq），和RNA-seq数据库分析发现NRP1在IBD患者中和炎症性细胞因子如IL-6, IL-17A等呈正相关且在ILC3上高表达，之后结合激光共聚焦显微镜成像技术，流式细胞术等分析溃疡性结肠炎活动期和非活动期患者的临床样本和小鼠NRP1在不同免疫细胞中的表达谱，证实炎症性肠病后NRP1在固有淋巴细胞ILC3上表达升高（图1）。这提示NRP1在 IBDD 中具有潜在作用。
图1 IBD诱导ILC3s上NRP1表达
为了探究NRP1在肠道ILC3上的潜在作用，我们构建了NRP1在淋巴细胞上特异性缺失的Nrp1ΔIl7r小鼠建立IBD模型，证明了NRP1在淋巴细胞上缺失后可以缓解DSS诱导的结肠炎，包括ILC3的数量及分泌IL-17A的ILC3的数量降低，缓解体重降低，减少结肠长度和HE&PAS染色（图2），这些发现表明NRP1缺失通过降低ILC3分泌的IL-17A而缓解结肠炎。进一步证明IL-17A在这一小鼠表型中的作用，我们给予了IL-17A重组蛋白（rmIL-17A），结果表明rmIL-17A可以加重Nrp1ΔIl7r小鼠的疾病表型。
图2 NRP1缺失通过降低IL-17A的水平而缓解IBD
为了探究NRP1对ILC3的调控是否是细胞固有的作用，研究人员利用骨髓过继转移实验（将CD45.2+ Nrp1ΔIl7r和CD45.1+ CD45.2+ Nrp1fl/fl骨髓细胞按1:1比例混合，移植到辐照的CD45.1+ WT受体中）和ILC3过继实验（分选肠炎后的Nrp1ΔIl7r和Nrp1fl/fl小鼠的ILC3过继给免疫缺陷小鼠（NCG小鼠）两个实验，结果说明了NRP1对ILC3的调控是细胞固有的。
图3 NRP1以细胞固有的作用调控IL-17A+ILC3
为了进一步确定NRP1和ILC3直接的调控关系，研究人员构建了NRP1在ILC3上特异性缺失的Nrp1fl/flRorccre/+小鼠建立IBD模型，证明了NRP1缺失可以缓IBD，包括缓解体重降低，减少结肠长度，ILC3的数量及分泌IL-17A的ILC3的数量降低和HE&PAS染色（图4），这些发现表明NRP1缺失通过降低ILC3分泌的IL-17A而缓解结肠炎。
图4 NRP1在ILC3上缺失改善IBD
接下来，作者对下游机制进行探究。利用Bulk RNA-seq和体内体外实验证明了NRP1通过和其配体VEGFA结合调控NF-κB信号通路从而降低促炎性细胞因子IL-17A的产生（图5）。
图5 NRP1通过NF-kB信号通路调控ILC3功能
由于ILC3s在塑造肠道微生物群多样性中发挥重要作用，从而影响肠道内稳态和炎症，作者接下来通过抗生素处理实验和粪菌移植实验证明了肠道菌群在NRP1缺失小鼠中发挥着重要作用（图6）。
图6 NRP1缺陷小鼠的微生物群可预防结肠炎
作者为确定NRP1缺乏是否改变了共生微生物群的组成，利用16SrRNA-seq和粪便代谢组学实验证明了NRP1缺失改变了肠道菌群的组成，以及发现IL-17A的补充可以改变NRP1缺失引起的几种肠道菌群的表达丰度（图7）。这些观察结果表明，微生物来源的抗炎代谢物可能有助于NRP1消融后结肠炎的缓解。
图7 NRP1缺失改变IBD后的微生物群组成
最后，研究人员也探究了靶向NRP1是否可以治疗IBD，Nrp1ΔIl7r和Nrp1fl/fl小鼠使用NRP1抑制剂体内和体外实验，结果证明NRP1抑制剂可以缓解Nrp1fl/fl小鼠的IBD而对Nrp1ΔIl7小鼠几乎没有作用，提示靶向NRP1是治疗结肠炎可能是一种新的治疗策略。
图8 靶向NRP1可以治疗IBD
天津医科大学周洁教授、天津医科大学第二医院王海涛教授为本文的共同通讯作者，天津医科大学王莹博士，博士生王建业和刘高玉博士为本文的共同第一作者。同时，该研究获得国家自然科学基金等研究项目的资助和支持。
来源丨科研科
编辑丨党委宣传科
审核 | 齐士勇
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