IL-17通过肠道菌群调控中枢神经系统自身免疫性疾病

健康   科学   2023-04-18 16:07   北京  

简介:《IL-17 controls central nervous system autoimmunity through the intestinal microbiome》于2021年发表于SCIENCE IMMUNOLOGY期刊。

研究表明,IL-17缺失小鼠对变态反应性脑脊髓炎(EAE)的易感性降低,而恢复菌群可恢复其对EAE的易感性,且在肠道上皮中恢复IL-17A的表达也可恢复IL-17缺失小鼠对EAE的易感性,说明 IL-17通过肠道菌群间接调控中枢神经系统自身免疫性疾病。


1.研究背景

       白介素17 (IL-17) 家族包含六个成员,即IL-17A至IL-17F。其中,IL-17A和IL-17F通过相同的受体复合物(IL-17RA/IL-17RC)发出信号,具有高度同源性。


IL-17A与包括多发性硬化症和关节炎等在内的慢性炎症性疾病密切相关。在动物模型中,IL-17A 表达失调会导致银屑病样皮肤病,还能诱导与严重皮肤病相关的血管炎症,且在肠上皮细胞中过度表达时导致严重的胰腺炎。


然而,以往的研究均未报告IL-17A对中枢神经系统的可能影响。


2.研究结果

(1) IL-17-/-小鼠对EAE的易感性降低

实验性变态反应性脑脊髓炎动物(EAE)的症状、病理改变及免疫学特征与人类的脱髓鞘疾病如多发性硬化症、急性播散性脑脊髓炎相似,常被看作是这类疾病的动物模型。


研究者敲除小鼠IL-17A和IL-17F(IL-17-/-小鼠)发现,IL-17-/-小鼠对EAE的易感性降低,出现临床症状的比例低于50%,并且症状相对较轻,发作时间也相对延迟。与野生小鼠(WT小鼠)相比,IL-17−/−小鼠淋巴节中免疫细胞组成没有实质性改变,这表明IL-17不会改变致病免疫细胞的组成。



(2) IL-17-/-小鼠的肠道菌群组成发生显著改变

研究发现,与WT小鼠共居的IL-17−/−小鼠对EAE的易感性增加。对IL-17−/−小鼠和杂合小鼠(IL-17 +/−小鼠)的粪便菌群进行16S rRNA测序发现,两种小鼠的肠道菌群存在显著差异,其中,IL-17-/-小鼠肠道中13个OTU的丰度增加。



(3) 与WT小鼠同窝饲养的IL-17-/-小鼠肠道菌群组成及对EAE的易感性得到恢复

将WT小鼠与无菌IL-17-/-小鼠同窝饲养,结果发现,IL-17−/−小鼠对EAE的易感性显著增加,且诱导EAE后,WT小鼠和IL-17-/-小鼠的疾病严重程度没有明显差异。此外,IL-17-/-小鼠的肠道菌群组成发生明显变化,上述增高的13个OTU中,有8个OTU有显著下降趋势。但将IL-17-/-小鼠的粪菌移植给WT小鼠,却无法降低WT小鼠对EAE的易感性。



(4)肠道上皮的IL-17A表达可恢复IL-17-/-小鼠对EAE的易感性

研究者利用IL-17A条件性表达小鼠将IL-17A特异性的表达到小鼠肠道上皮细胞中,结果发现,在上述增高的13个OTU中,有12个OTU出现降低或者缺失趋势,且完全恢复了IL-17 −/−小鼠对EAE的易感性。



3.研究结论

(1)IL-17-/-小鼠对EAE的易感性降低;

(2)与IL-17+/-小鼠相比,IL-17-/-小鼠的肠道菌群组成发生显著改变,13个OTU的丰度增加;

(3)将WT小鼠与IL-17-/-小鼠同窝饲养,可恢复IL-17-/-小鼠的肠道菌群组成及对EAE的易感性;但将IL-17-/-小鼠的粪菌移植给WT小鼠,却无法降低WT小鼠对EAE的易感性;

(4)肠道上皮的IL-17A表达可恢复IL-17-/-小鼠对EAE的易感性。


以上研究结果表明,IL-17通过肠道菌群间接调控中枢神经系统自身免疫性疾病。


参考文献:Regen T, Isaac S, Amorim A, Núñez NG, Hauptmann J, Shanmugavadivu A, Klein M, Sankowski R, Mufazalov IA, Yogev N, Huppert J, Wanke F, Witting M, Grill A, Gálvez EJC, Nikolaev A, Blanfeld M, Prinz I, Schmitt-Kopplin P, Strowig T, Reinhardt C, Prinz M, Bopp T, Becher B, Ubeda C, Waisman A. IL-17 controls central nervous system autoimmunity through the intestinal microbiome. Sci Immunol. 2021 Feb 5;6(56):eaaz6563. doi: 10.1126/sciimmunol.aaz6563. PMID: 33547052.


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