【原】Nature | 微生物對膽汁酸的代謝調(diào)節(jié)腸道RORγ+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)

微生態(tài) 2021-04-13

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推薦：江舜堯

編譯：小范兒

編輯：小菌菌

哈佛醫(yī)學(xué)院布拉瓦特尼克研究所免疫學(xué)系Xinyang Song等人于2019年12月25日在nature發(fā)表題目為《Microbial bile acid metabolites modulate gut RORγ+ regulatory T cell homeostasis》的文章,，該研究展示飲食和微生物因素都影響腸道膽汁酸池的組成,，并調(diào)節(jié)表達(dá)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子RORγ的重要結(jié)腸FOXP3⁺調(diào)節(jié)性T（Treg）細(xì)胞的數(shù)量。表明宿主與其共生微生物之間的全基因組膽道網(wǎng)絡(luò)相互作用可以通過產(chǎn)生的代謝物控制宿主的免疫穩(wěn)態(tài),。

文章摘要：

人體腸道菌群編碼的代謝途徑通過大量的生物活性分子不斷與宿主基因產(chǎn)物相互作用,，初級膽汁酸在肝細(xì)胞內(nèi)合成，并釋放到十二指腸,，促進(jìn)脂質(zhì)或脂溶性維生素的吸收,。一些膽汁酸（約5％）逃逸到結(jié)腸，腸道共生細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為各種腸道膽汁酸,，它們是重要的激素,，通過幾個(gè)核受體和/或G蛋白偶聯(lián)受體調(diào)節(jié)宿主膽固醇的代謝和能量平衡。這些受體在形成宿主先天免疫反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用,。然而,，宿主-微生物膽道網(wǎng)絡(luò)對適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的影響尚不清楚。在這里,，我們報(bào)告飲食和微生物因素都影響腸道膽汁酸池的組成,，并調(diào)節(jié)表達(dá)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子RORγ的重要結(jié)腸FOXP3⁺調(diào)節(jié)性T（T_reg）細(xì)胞的數(shù)量。個(gè)別腸共生微生物中膽汁酸代謝途徑的遺傳廢除顯著降低T_reg細(xì)胞群體,。腸道膽汁酸池的恢復(fù)增加了結(jié)腸RORγ⁺ T_reg細(xì)胞的數(shù)量,，并通過膽汁酸核受體改善了宿主對炎性結(jié)腸炎的敏感性。因此,，宿主與其共生微生物之間的全基因組膽道網(wǎng)絡(luò)相互作用可以通過產(chǎn)生的代謝物控制宿主的免疫穩(wěn)態(tài),。

文中重點(diǎn)圖片說明：

圖1：腸道膽汁酸代謝產(chǎn)物對于維持結(jié)腸RORγ+ Treg細(xì)胞至關(guān)重要。

a. 從3周齡開始,，三組老鼠被喂食4周的特殊食物,。SPF級的老鼠被喂食營養(yǎng)豐富的食物或少量的食物，而GF老鼠被喂食營養(yǎng)豐富的食物,。FOXP3 + CD4 +TCRβ+ T reg細(xì)胞群體中RORγ+ Helios-的代表性圖和頻率,。b-d.液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LC-MS)測定糞便共軛初級膽汁酸。b.共軛初級膽汁酸，c.次級膽汁酸,，d.小鼠飼喂方法同a測定的膽汁酸為膽酸（CA）,，鵝去氧膽酸（CDCA），熊去氧膽酸（UDCA）,，α-多酚酸（αMCA）,，βMCA，脫氧膽酸（DCA）,，石膽酸（LCA）,，3-oxo-CA, 3-oxo-LCA,7-oxo-CA, 7-oxo-CDCA, 12-oxo-CA, 12-oxo-DCA, ωMCA和磺酸綴合物種（TCA，TCDCA,，TUDCA,，TαMCA和TβMCA）。給三周大的SPF小鼠喂食富含營養(yǎng)的飲食,，少量飲食或最低飲食補(bǔ)充一個(gè)或一個(gè)以上的初級或次級BAs飲用水持續(xù)4周,。顯示FOXP3 + CD4 +TCRβ+ T reg細(xì)胞群中結(jié)腸RORγ+ Helios的代表性圖和頻率，以及CD4 +TCRβ+細(xì)胞群中結(jié)腸FOXP3 +的代表性圖,。使用的膽汁酸為CA,，CDCA，UDCA,，DCA,，LCA，3-oxo-CA,，3-oxo-LCA,，7-oxo-CA，7-oxo-CDCA,，12-oxo-CA,，12-oxo-DCA和各種所示的BA組合。

圖2：腸道細(xì)菌通過膽汁酸代謝途徑控制結(jié)腸RORγ+ T reg細(xì)胞,。

a.多形類桿菌和脆弱擬桿菌膽汁酸代謝途徑示意圖,。b.四組GF小鼠分別用以下微生物定植2周：（1）多形類桿菌野生型菌株；（2）BSH突變株（BSH KO,，BT_1259和BT_2086基因均缺失）；（3）7α-HSDH突變株（7α-HSDHKO,，缺失BT_1911基因）,；（4）三突變株（TKO，三個(gè)基因均缺失）,。顯示結(jié)腸FOXP3 + CD4 +TCRβ+ Treg細(xì)胞群中RORγ+ Helios-的代表性圖和頻率,。c.四組GF小鼠分別用以下微生物定植2周：（1）野生型脆弱擬桿菌；（2）BSH-KO株（其中BF638R_3610基因缺失）；（3）7α-HSDH-KO菌株（BF638R_3349基因缺失）,；（4）雙突變株（DKO,；兩個(gè)基因均缺失）。如b中方法分析結(jié)腸Treg細(xì)胞,。

圖3：膽汁酸代謝通過膽汁酸受體調(diào)節(jié)結(jié)腸RORγ+ T reg細(xì)胞,。

a. SPF小鼠膽汁酸受體的mRNA表達(dá)；b.缺乏G蛋白偶聯(lián)受體（Gpbar1-/-,，Chrm2-/-,，Chrm3-/-和S1pr2-/-）的小鼠結(jié)腸FOXP3 + CD4 +TCRβ+ T reg細(xì)胞中RORγ+ Helios的頻率及其同窩對照；c.缺乏核受體的小鼠（Nr1i2-/-Nr1i3-/-,，Nr1h3-/-,，Vdr-/-，Nr1h4-/-和Vdr-/-Nr1h4-/-）結(jié)腸FOXP3 + CD4 +TCRβ+ T reg細(xì)胞群體中RORγ+ Helios ?細(xì)胞代表性圖和頻率,，同窩對照和最低飲食Vdr + / + Nr1h4 + /+小鼠,；d.給三周齡Vdr + / + Nr1h4 + / +，Vdr-/-,，Nr1h4-/-和Vdr-/-Nr1h4-/-小鼠喂養(yǎng)基本飲食或在飲用水中補(bǔ)充初級膽汁酸（CA / CDCA/ UDCA,，每個(gè)2 mM）或次級膽汁酸（DCA / LCA / 3-oxo-CA / 3-oxo-LCA / 7-oxo-CA/ 7-oxo-CDCA / 12-oxo-CA / 12-oxo- DCA，每個(gè)1 mM）的基本飲食持續(xù)4周,。顯示結(jié)腸FOXP3 + CD4 +TCRβ+ T reg細(xì)胞群體中RORγ+ Helios的頻率,；e.結(jié)腸T_conv細(xì)胞，FOXP3 + Treg細(xì)胞,，樹突狀細(xì)胞（DC）和上皮細(xì)胞（Epith）中Vdr的標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)值,；f.脾臟T reg細(xì)胞（Sp T reg），結(jié)腸T reg細(xì)胞（Co T reg）,，結(jié)腸RORγ? T reg細(xì)胞（CoRORγ? T reg）和結(jié)腸RORγ+ T reg細(xì)胞（Co RORγ+ T reg）Vdr的標(biāo)準(zhǔn)化表達(dá)值,；g.來自Vdr^{flox / flox} Foxp3 ^YFP-cre，Vdr^{flox / flox} Cd11c ^cre和Vdr ^{flox / flox}Vil1^cre以及Vdr^{flox / flox}和Foxp3 ^YFP-cre小鼠結(jié)腸FOXP3 + CD4 +TCRβ+ T reg細(xì)胞群體中RORγ+ Helios的頻率,。h.比較Vdr ^{+ / +} Foxp3^mRFP或Vdr^-/-Foxp3 ^mRFP小鼠（n = 3）的結(jié)腸T reg細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組火山圖,。結(jié)腸T reg細(xì)胞標(biāo)志性基因以紅色（上調(diào)）或藍(lán)色（下調(diào)）突出顯示

圖4 膽汁酸改善腸道炎癥。

a.DSS誘發(fā)結(jié)腸炎的第2天,，小鼠喂食富含營養(yǎng)的飲食,，少量飲食或飲水補(bǔ)充以下飲食的最低飲食后，（初級BA是CA,，CDCA和UDCA（每個(gè)2 mM）,。次級BA是DCA，LCA,，3-oxo-CA,，3-oxo-LCA，7-oxo-CA，7-oxo-CDCA,，12-oxo-CA和12-oxo-DCA（各1 mM））結(jié)腸FOXP3 + CD4 +TCRβ+ T reg細(xì)胞中RORγ+ Helios的頻率,；b.a中所述的小鼠在dss誘導(dǎo)的結(jié)腸炎過程中的每日體重減輕量；c,，d.結(jié)腸炎第10天結(jié)腸的臨床評分（c）以及蘇木精和曙紅染色的組織學(xué)切片（d）（請參閱b）,；e.Vdr^flox/flox和Vdr^flox/flox Foxp3 ^YFP-cre小鼠在dss誘導(dǎo)結(jié)腸炎過程中的日體重減輕情況。f.結(jié)腸炎第10天的臨床評分(見e),。