肠道共生菌来源的琥珀酸:溃疡性结肠炎炎症的 “幕后推手”

【字体: 时间:2025年03月14日 来源:npj Biofilms and Microbiomes 7.8

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  研究人员针对溃疡性结肠炎(UC)展开研究,发现肠道菌群衍生的琥珀酸可驱动炎症,为治疗 UC 提供新靶点。

  

肠道 “小世界” 里的大麻烦与新探索

在人体的肠道这个 “小世界” 里,住着数不清的微生物,它们与我们的健康息息相关。其中,溃疡性结肠炎(Ulcerative Colitis,UC)是一种令人困扰的肠道疾病,全球有数百万人深受其害。它就像肠道里的一场 “慢性战争”,肠道内壁反复发炎、出现溃疡,严重影响患者的生活质量。
过去,人们虽然知道遗传、环境和免疫因素在 UC 发病中起作用,但对肠道微生物及其代谢产物的具体影响却了解有限。尤其是肠道微生物产生的琥珀酸,它在 UC 发病过程中到底扮演着什么角色,一直是个谜。而且,Th9 细胞在 UC 中的作用也有待深入研究。为了揭开这些谜团,来自印度转化健康科学与技术研究所(Translational Health Science and Technology Institute)等机构的研究人员展开了一项重要研究,相关成果发表在《npj Biofilms and Microbiomes》杂志上。

探索关键:技术助力研究前行

研究人员运用了多种先进技术来探索肠道微生物与 UC 之间的奥秘。他们通过 16S rRNA 测序,详细分析了小鼠和 UC 患者粪便样本中微生物的种类和数量变化;利用代谢组学技术,如液相色谱 - 质谱联用(LC - MS),检测血清和粪便中的代谢物,找出与 UC 相关的关键代谢物;借助免疫表型分析,包括细胞内细胞因子染色和流式细胞术(FACS),研究免疫细胞的变化,特别是 Th9 细胞的功能和数量变化。此外,还进行了粪便微生物移植(FMT)实验,进一步验证肠道微生物在 UC 发病中的作用。

研究结果:琥珀酸与 UC 的紧密联系

  1. 琥珀酸水平与疾病严重程度相关:研究发现,在 UC 患者和实验性结肠炎小鼠中,琥珀酸水平显著升高。通过对健康小鼠和结肠炎小鼠的粪便及血清进行代谢组学分析,以及对健康志愿者和 UC 患者的样本分析,确定了琥珀酸是 UC 相关的关键代谢物。而且,琥珀酸水平的升高与疾病严重程度呈正相关,这表明琥珀酸可能在 UC 炎症中发挥重要作用。
  2. 琥珀酸 / SUCNR1 轴促进肠道炎症:研究人员发现,琥珀酸受体 SUCNR1 在结肠炎小鼠的 CD4+T 细胞上表达增加,尤其是在 Th2 和 Th9 细胞上。给予外源性琥珀酸或促进肠道内琥珀酸积累,会加重结肠炎症状,增加 Th9 细胞频率和相关基因表达。相反,使用 SUCNR1 拮抗剂 7a 阻断该信号通路,可减轻炎症,抑制 Th9 细胞分化,降低相关基因表达,这表明琥珀酸通过 SUCNR1 轴促进肠道炎症。
  3. 肠道微生物群是琥珀酸的重要来源:通过抗生素诱导微生物群耗竭(AIMD)小鼠实验和粪便微生物移植(FMT)实验,研究人员证实肠道微生物群是结肠炎中琥珀酸的重要来源。AIMD 小鼠在诱导结肠炎后,炎症减轻,琥珀酸水平未升高,Th9 细胞频率和相关基因表达降低。而接受富含琥珀酸产生菌的粪便移植的小鼠,结肠炎症状加重,琥珀酸水平升高,Th9 细胞相关基因表达增加。
  4. UC 破坏肠道微生物平衡:对 UC 患者和小鼠粪便样本的 16S rRNA 测序分析显示,UC 患者和结肠炎小鼠肠道内琥珀酸产生菌(如拟杆菌科 Bacteroidaceae)增加,琥珀酸代谢菌(如氨基酸球菌科 Acidaminococcaceae)减少。这种微生物平衡的破坏导致琥珀酸积累,可能是 UC 发病的重要机制之一。
  5. 琥珀酸产生菌和代谢菌的作用:给 AIMD 小鼠定植琥珀酸产生菌(如脆弱拟杆菌 Bacteroides vulgatus),会增加粪便琥珀酸水平,加重结肠炎症状,促进 Th9 细胞产生。而补充视黄酸(RA)可抑制脆弱拟杆菌定植,降低琥珀酸水平,减轻结肠炎症状。此外,定植琥珀酸代谢菌(如嗜琥珀酸 Dialister succinatiphilus)或其菌群,能保护小鼠免受结肠炎侵害,减少 Th9 细胞频率和相关基因表达。

研究结论与意义:开启 UC 治疗新方向

这项研究揭示了肠道微生物群衍生的琥珀酸在 UC 发病机制中的关键作用。UC 患者肠道微生物群失衡,导致琥珀酸产生增加,通过琥珀酸 - SUCNR1 轴激活 Th9 细胞,分泌白细胞介素 - 9(IL - 9),从而加重结肠炎症。这一发现不仅加深了人们对 UC 发病机制的理解,还为 UC 的治疗提供了新的潜在靶点。
针对琥珀酸 - SUCNR1 - HIF - 1α 轴的干预措施,如开发 SUCNR1 拮抗剂或调节肠道微生物群以减少琥珀酸产生,有望成为治疗 UC 的新策略。此外,研究中发现的视黄酸和琥珀酸代谢菌的作用,也为开发新型益生菌和合生元提供了思路。总之,这项研究为 UC 的治疗开辟了新方向,让人们在攻克这一难题的道路上迈出了重要一步。
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