粪菌移植通过JAK/STAT通路调节Th17/Treg平衡改善急性呼吸窘迫综合征的机制研究

这篇研究通过大鼠模型揭示粪菌移植(FMT)通过抑制JAK/STAT通路活性，调控Th17/Treg细胞平衡（Th17/Treg ratio），显著减轻LPS诱导的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)肺部和肠道损伤。实验证实FMT能降低促炎因子(IL-6/IL-17A等)，提升抗炎因子(IL-10/IL-35)，为ARDS治疗提供新型微生物-免疫调控策略。

　　

摘要亮点

粪菌移植(FMT)在脂多糖(LPS)诱导的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)大鼠模型中展现出显著治疗潜力。通过鼻内灌注LPS(10 mg kg^?1)建立ARDS模型后，FMT干预能有效修复肺泡结构破坏，减少炎症细胞浸润，同时改善肠道绒毛形态。关键机制在于FMT通过抑制JAK1/JAK2-STAT3磷酸化(p-JAK1/JAK2, p-STAT3)，激活STAT5信号，逆转LPS导致的转录因子失衡——降低视黄酸相关孤儿受体γt(RORγt)表达，提升叉头框蛋白P3(Foxp3)水平，使Th17(CD4⁺IL-17A⁺)/Treg(CD25⁺Foxp3⁺)比例从6.8±0.9降至2.1±0.4。

实验设计精要

采用SPF级SD大鼠（雌性，200-250g）先经7天抗生素鸡尾酒（含万古霉素50 mg kg^?1）清除肠道菌群，再行LPS造模。FMT组通过胃管灌注健康大鼠粪菌悬液（1:5 g mL^?1，含L-半胱氨酸），每日2次持续7天。创新性设置Treg细胞耗竭（抗CD25抗体300 μg kg^?1）和JAK抑制剂（AG490 25 mg kg^?1）对照组，通过流式细胞术、Western blot等多维度验证机制。

核心发现

1. 组织修复效应：HE染色显示FMT组肺泡壁厚度减少53%，肠道绒毛高度恢复至正常组89%±6%。
2. 免疫重塑：肺组织Th17比例从LPS组的18.7%±1.2%降至FMT组的9.3%±0.8%，而Treg细胞从4.1%±0.3%回升至7.9%±0.6%。
3. 细胞因子风暴调控：ELISA检测显示FMT使血清IL-17A从452±36 pg mL^?1降至198±22 pg mL^?1，同时IL-10从56±5 pg mL^?1升至121±11 pg mL^?1。
4. 通路干预验证：JAK抑制剂组p-STAT3/STAT3比值较LPS组降低72%，证实该通路在炎症级联中的核心地位。

机制深度解析

Spearman相关性分析揭示IL-6与Th17比例呈强正相关（r=0.82, p<0.001），而Foxp3表达与IL-10水平显著正相关（r=0.76）。Western blot显示FMT使RORγt/GAPDH蛋白表达量从1.8±0.2降至0.7±0.1，Foxp3/GAPDH从0.4±0.05升至1.1±0.2。

临床转化价值

研究首次阐明肠道菌群通过"肠-肺轴"调控肺局部JAK/STAT通路的分子机制，为ARDS提供"微生物-免疫"双靶点治疗策略。但需注意FMT在脓毒症患者中可能引发菌血症的风险，提示未来需开发标准化菌群制剂。

技术亮点

1. 采用低速离心(800×g)保留活性菌的FMT制备工艺
2. 双重验证Th17/Treg平衡（流式细胞术+qPCR）
3. 创新性联合Treg耗竭与JAK抑制的逆向验证实验

该研究为《自然》子刊级深度机制探索，数据含3次独立重复实验（每组n=6），严格遵循ARRIVE指南（审批号：swmu20230067）。