炎症性肠病（IBD）包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD），其发展受到众多复杂因素的影响，除了遗传特征和环境因素外，肠道微生物群是一个新的关键因素。

UC与肠道菌群组成和代谢变化后的肠道菌群失调有关。肠道菌群紊乱导致有害细菌增多，使肠道稳态失衡。益生菌可以建立一个健康的生态系统，防止宿主遭受病原感染，保持肠屏障功能，调节局部免疫反应。

AKK菌是一种革兰氏阴性且严格厌氧的细菌，于2004年首次从人脸中分离出来。它被广泛认为是下一代益生菌（NGP）的有希望的候选者，在人类肠道中含量丰富。

近年来，AKK菌已被证明与人和鼠结肠炎有关。然而，其确切功能和潜在机制尚未被探索。

该研究发现，与GMrepo数据库中的健康人相比，UC患者粪便中AKK菌的水平降低。口服A. muciniphila BAA-835菌株能通过激活NLRP3减轻DSS诱导的急性结肠炎，该研究为基于益生菌的结肠炎治疗提供了新的前景，这将促进对AKK菌复杂特征的更深入了解，并为未来人类结肠炎的治疗提供指导。

研究内容

GMrepo数据库分析：从GMrepo数据库中获取健康和UC患者粪便样本中微生物群的相对丰度。该研究先通过查阅样本描述和临床信息来评估数据质量。然后提取健康和UC患者中相对丰富的Lactobacillus lactis、Lactobacillus mucosae、Bifidobacterium adolescentis、Bifidobacterium breve、Bifidobacterium longum、Streptococcus salivarius、Faecalibacterium prausnitzii和A. muciniphila进行分析。

人体样本采集：从在浙江大学医学院（中国浙江）邵逸夫医院接受结肠镜检查的12名UC患者获得新鲜结肠组织。所有患者均首次经病理诊断，未服用抗炎或免疫抑制药物，收集患者临床特征。从人类粪便样本中提取细菌DNA进行实时定量PCR进行细菌定量。

动物实验：雄性C57BL/6小鼠（6-8周龄）在饮用水中喂食2 mg/ml链霉素3天，以确保常规微生物群的一致性，然后将它们随机分配为A. muciniphila组和PBS组。A. muciniphila组管饲法喂养300 μl含A. muciniphila BAA-835（1×10⁹ CFU）的PBS，而PBS组用300 μl PBS处理7天。然后给小鼠每天饮用3%葡聚糖硫酸钠盐（DSS）8天以诱发结肠炎。每隔一天对小鼠称重。处死小鼠后，称重结肠组织并测量长度，结肠组织进行组织学评估，称重脾组织。对于NLRP3敲除小鼠模型，使用雄性C57BL/6J NLRP3^tm1Bhk（NLRP3^-/-）小鼠进行实验。

细胞实验：小鼠巨噬细胞系Raw264.7细胞自美国典型培养物保藏中心，在含有10%胎牛血清（FBS）和1%链霉素和青霉素的RPMI 1640培养基中培养。收集的腿骨髓腔细胞在含有小鼠巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF；20 ng/ml）的完全DMEM中培养，六天后通过流式细胞术对F4/80（1 μg/ml）确认巨噬细胞（BMDM），收集分化的BMDM用于进一步实验。

免疫组织化学分析：在人和鼠结肠切片中进行免疫组织化学分析以确定NLRP3表达水平。

研究结果

UC患者中A. muciniphila的丰度降低

分析GMrepo数据库中正常人和UC患者的粪便中知名益生菌L. lactis、L. mucosae、B. adolescentis、B. breve、B. longum、S. salivarius、F. prausnitzii和A. muciniphila的水平发现，与健康人相比，UC患者中B. adolescentis、B. breve、B. longum和A. muciniphila的水平下降，但L. lactis和S. salivarius的水平增加，而L. mutice和F. prausnitzii没有差异。此外，GMrepo 数据库显示，与健康人相比，IBD患者的A. muciniphila粪便丰度显著降低。这些数据表明A. muciniphila与临床结肠炎之间可能存在关系。

图 A. muciniphila在UC患者中的丰度降低

图 A. muciniphila减轻DSS诱导的急性结肠炎的表型

A. muciniphila减轻DSS诱导的急性结肠炎的表型

基于GMrepo数据库的结果，该研究假设A. muciniphila与结肠炎的发生和发展有关。在小鼠实验中发现，灌胃喂养A. muciniphila的小鼠（DSS-Akk组）比PBS对照组（DSS-PBS组）的体重减轻更少。与DSS-PBS组相比，DSS- Akk组的结肠缩短和肠道炎症（结肠重量与长度之比）降低，在脾脏重量中也观察到相同的趋势。此外，结肠苏木精和伊红（H&E）染色的组织学检查炎症严重程度、炎症浸润和隐窝损伤显示，A. muciniphila组的组织学评分降低。这些结果表明A. muciniphila改善了DSS诱导的急性结肠炎的表型。

NLRP3激活涉及A. muciniphila对结肠炎的保护作用

为研究A. muciniphila在DSS诱导的结肠炎中对结肠上皮屏障的影响，该研究使用阿尔新蓝和过碘酸希夫反应（PAS）染色研究杯状细胞的密度。结果发现，A. muciniphila与对照组相比增加了杯状细胞的丰度，结果与表型一致。粘蛋白是构成肠道屏障的关键成分，因此研究了该模型中Muc2和Muc3的表达水平。与对照组相比，A. muciniphila组中Muc2和Muc3的表达水平升高。为了确定A. muciniphila是否影响结肠组织中的炎症反应，检查肿瘤坏死因子α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）和单核细胞趋化蛋白1（MCP-1）的mRNA水平发现，与PBS组相比，在A. muciniphila组结肠组织中有减少的趋势。这些结果表明A. muciniphila诱导的肠道屏障增强和炎性细胞因子停滞有助于结肠炎的恢复。

根据上述结果，A. muciniphila对小鼠结肠炎具有保护作用，但其潜在机制尚未阐明。NLRP3 与结肠炎之间的相关性已经有很多研究，NLRP3是病原体识别、宿主免疫和炎症的重要中枢调节剂，在人类疾病中尤为重要。在该研究中观察到用A. muciniphila处理的小鼠结肠组织中NLRP3的mRNA和蛋白质表达上调。NLRP3介导caspase-1的激活以及随后成熟IL-1β的释放。因此，评估NLRP3下游分子、caspase-1 p20和成熟的IL-1β p17的蛋白质表达发现，caspase-1 p20和IL-1β p17在A. muciniphila处理后上调。这些数据表明NLRP3激活涉及A. muciniphila对结肠炎的保护作用。

图 NLRP3激活涉及A. muciniphila对结肠炎的保护作用

图 A. muciniphila丰度与结肠炎中NLRP3的表达相关

A. muciniphila丰度与结肠炎中NLRP3的表达相关

为确定A. muciniphila、NLRP3和结肠炎之间是否存在相关性，研究了NLRP3与人类UC之间的关系。计算来自两个基因表达综合（GEO）队列（RNA-seq来自健康和溃疡性结肠炎患者；GEO编号GSE75214，正常对照[NC] = 20，UC = 135；GEO编号GSE48959，NC = 8, UC = 7）的差异表达基因（DEGs），并绘制成一个分层聚类热图。此外，提取箱线图以验证UC患者和正常对照中NLRP3的表达水平。为进一步验证A. muciniphila与结肠炎中NLRP3表达之间的关系，该研究测试NLRP3在DSS诱导的结肠炎模型中的表达。免疫组织化学染色显示，用A. muciniphila处理的小鼠比PBS对照组具有更高的NLRP3表达。此外，根据A. muciniphila的组织丰度将UC患者分为低A. muciniphila和高A. muciniphila两组。计算患者特征包括性别、年龄、体型和烟酒消费量，以确保两组数据的可比性。免疫组织化学分析发现，高水平A. muciniphila组的NLPR3表达高于低水平A. muciniphila组。这些结果表明NLRP3在UC患者中上调，并且在结肠炎中A. muciniphila丰度与NLRP3表达之间存在正相关。

A. muciniphila在体外增加NLRP3的表达

NLRP3已被证明与小鼠和人类结肠炎中A. muciniphila的丰度有关。在UC疾病的活动期，NLRP3在固有层的免疫细胞中表达，而在上皮细胞中不存在。为确定A. muciniphila能否在体外促进NLRP3表达，使用小鼠巨噬细胞系Raw264.7细胞和小鼠骨髓源性巨噬细胞（BMDMs）来评估A. muciniphila对NLRP3激活和促炎细胞因子的产生的作用。结果显示，Raw264.7细胞用脂多糖（LPS，500 ng/ml）处理12 h后NLRP3、IL-1β、MCP-1、IL-6和IL-10的mRNA表达显著上升。与单独使用LPS组相比，Raw264.7细胞与A. muciniphila（100:1）和 LPS（500 ng/ml）共培养后NLRP3、IL-1β、MCP-1、IL-10和IL-6显著增加。在BMDM细胞中证实了类似的结果。此外，与LPS单独组相比，LPS和A. muciniphila共培养6小时和24小时后NLRP3的蛋白质水平显著增加。这些结果表明A. muciniphila在体外诱导NLRP3和促炎细胞因子的表达。

图 A. muciniphila在体外增加NLRP3的表达

图 NLRP3缺失消除A. muciniphila在结肠炎中的保护作用

NLRP3缺失消除了A. muciniphila在结肠炎中的保护作用

为了阐明A. muciniphila在结肠炎中的保护作用是否取决于NLRP3，该研究进行了NLRP3缺陷检测。对野生型（WT）和NLRP3敲除小鼠（NLRP3^-/-）进行管饲喂养，在有或没有A. muciniphila治疗后进行DSS处理。结果发现，补充A. muciniphila的小鼠减轻了结肠炎症状，如体重减轻、缓解结肠长度缩短和脾脏重量减少。正如预期的那样，与A. muciniphila治疗的野生型小鼠相比，灌胃喂养A. muciniphila的 NLRP3^-/-小鼠在体重减轻、结肠长度缩短和脾脏重量方面显示出增加的趋势。与症状一致，当将A. muciniphila组与PBS对照组进行比较时发现，H&E染色显示A. muciniphila组绒毛上皮的广泛破坏、隐窝消失和炎症细胞浸润较少。同时，管饲法喂养A. muciniphila的NLRP3^-/-小鼠与管饲法喂养A. muciniphila的野生型小鼠的相比其组织学评分增加。此外，阿尔新蓝和PAS染色也出现相同趋势。综上所述，这些结果表明A. muciniphila在结肠炎中的治疗效果取决于NLRP3。

研究结论

该研究发现，与GMrepo数据库中的健康人相比，UC患者粪便中A. muciniphila的水平降低。口服给药A. muciniphila BAA-835菌株显著改善了DSS诱导的急性结肠炎的症状，表现为体重减轻、缓解结肠长度缩短、结肠组织学炎症评分降低。此外，A. muciniphila处理后杯状细胞和粘蛋白家族的数量增加，TNF-α、IL-6和MCP-1等促炎细胞因子呈下降趋势。从机制上讲，A. muciniphila处理的小鼠中NLRP3、caspase-1 p20和IL-1β p17的表达在上调。此外，高水平A. muciniphila UC患者结肠组织的NLRP3表达高于低A. muciniphila UC患者。在体外细胞实验中，与A. muciniphila孵育后，在小鼠巨噬细胞Raw264.7细胞和BMDM细胞中观察到NLRP3的上调。在NLRP3^-/-小鼠体内进行NLRP3缺陷检测表明，NLRP3缺失消除了A. muciniphila在急性结肠炎中的保护作用。总之，口服A. muciniphila BAA-835菌株能通过激活NLRP3减轻DSS诱导的急性结肠炎，该研究丰富了机制，为基于益生菌的结肠炎治疗提供了新的前景，这将促进对A. muciniphila复杂特征的更深入了解，并为未来人类结肠炎的治疗提供指导。

研究报告原文详见： 

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