肠道微生物通过Ⅰ型干扰素激发宿主对肠道病毒系统感染的天然免疫

虽然累积的数据表明，本地共生细菌可促进肠道病毒感染，但对于肠道微生物是否通过调节宿主固有免疫而在对抗肠道系统感染方面具有保护作用却知之甚少。尽管越来越多的文献指出，微生物群对宿主系统性抗病毒天然免疫应答有着根本性的影响。。。

　　

                           

摘要

肠道微生物群在拮抗全身病毒感染中起着至关重要的作用。然而，从调节宿主先天免疫的角度来看，共生菌是否在抵御肠道病毒全身感染方面发挥了关键作用，文献却很少。在本研究中，我们利用肠道病毒，脑心肌炎病毒(EMCV)，接种磷酸盐缓冲盐水(PBS)或口服或腹腔注射抗生素鸡尾酒(Abx)的小鼠，以检测微生物群消耗对毒性和病毒在体内复制的影响。EMCV感染后，微生物群衰竭加重了脑内死亡率、神经发病机制、病毒血症和病毒负担。此外，abx处理小鼠显示单核吞噬细胞活化严重减弱，I型干扰素(IFN)的产生和IFN刺激基因(ISG)在外周血单核细胞(PBMC)、脾脏和大脑中的表达受损。通过对PBS-和abx处理小鼠的粪便细菌16S rRNA测序，我们鉴定了一种共生细菌，Blautia coccoides，它可以恢复单核吞噬细胞-和IFNAR (IFN-α/β受体)依赖的I型IFN应答，以限制系统性肠道病毒感染。这些发现可能为开发预防肠道病毒感染的新疗法提供了见解，或可能通过使用B. coccoides各自的益生菌治疗激活宿主的系统性先天免疫反应来减轻临床疾病。

虽然累积的数据表明，土著共生细菌可以促进肠道病毒感染，但关于肠道微生物是否通过调节宿主先天免疫来拮抗肠道系统感染的保护作用，目前知之甚少。虽然积累文献指出,微生物群的基本影响主机系统抗病毒先天免疫反应由I型干扰素(IFN),只有少数特定共生的细菌物种被发现能够调节IFN-I和研究小组表达,更不用说底层机制。因此，了解微生物群和宿主抗肠道病毒先天免疫反应之间的相互作用，以及确定具有保护功能的特定细菌种类是很重要的。我们的研究表明，共生细菌如何调节基本的先天免疫介质，如单核吞噬细胞和I型干扰素，以对抗肠道病毒的系统性感染。特别是，我们已经发现了一种新的共生细菌，Blautia coccoides，它可以通过IFNAR-和stat1介导的信号通路激活单核吞噬细胞中的IFN-I和ISG反应，从而限制肠道病毒的复制和神经发病机制。

介绍

哺乳动物的肠道由数万亿微生物组成，包括细菌、病毒、古菌和真菌，统称为肠道微生物群(1,2)。肠道微生物群的多样性建立了一个极其复杂的生态系统，对维持宿主的稳态至关重要。累积的证据强烈支持这样的观点，即宿主和原生共生细菌之间的动态串音对于宿主免疫系统的发育、诱导、教育和调节是至关重要的(3)。因此，微生物群组成的扰动(称为“生态失调”)与肠道黏膜部位和胃肠道外的无数代谢和炎症疾病有关(2,4,5)。

在过去的十年中，快速和广泛的进展阐明了肠道微生物在调节病毒复制、传播和发病机制中的性质和极端重要性。利用肠道病毒，包括脊髓灰质炎病毒、逆转录病毒和诺如病毒的多项研究已经证明，肠道细菌可以促进病毒感染(6-8)。刺激机制包括直接促进病毒与靶细胞的结合、病毒粒子的稳定和抑制黏膜免疫反应的间接调节途径(7,9,10)。然而，正如每个硬币都有两面一样，来自本地微生物群的信号被证明是至关重要的，通过启动抗病毒先天免疫来保护果蝇免受口腔肠道病毒感染(11)。

在肠道病毒感染期间，肠道微生物群除了在黏膜部位表现出调节作用外，还被证明通过校准单核吞噬细胞介导的先天免疫反应，在限制病毒全身感染方面发挥重要作用(12-14)。共生细菌的作用,调节系统的I型干扰素(IFN-I)被描述在这些研究中,生产IFN-I受损和干扰素刺激基因(isg)观察抗生素(Abx)治疗或无菌的(GF)感染甲型流感病毒的小鼠,小鼠巨细胞病毒、仙台病毒,显示死亡率和易感性增加(13,15,16)。最近，两篇引人注目的连续研究文章报道了浆细胞样树突状细胞(pDCs)是微生物诱导的IFN-I的主要细胞来源。Schaupp和他的同事证明了微生物驱动的IFN-I通过pDCs表达启动了传统的树突状细胞(cDCs)在遇到病原体后启动免疫应答(17)。与此同时，Diamond的研究小组指出，由微生物激活的pDCs产生的IFN-I可以防止阿尔法病毒，特别是基孔肯雅病毒(CHIKV)感染和在宿主血液单核细胞中传播(18)。后一项研究表明，一个共生细菌，Clostridium scindens，可以通过初级到次级胆酸(BA)转化，通过pDCs中的toll样受体7 (TLR7)和MyD88信号调节提示性IFN-I反应(18)。尽管这些研究为微生物群限制病毒感染的系统作用提供了重要的见解，但仍缺乏对影响I型IFN抗病毒应答的未知特异性微生物群物种的鉴定，而肠道微生物群和I型ifn介导的先天免疫之间的分子联系才刚刚开始被阐明。

在这里，我们利用脑心肌炎病毒(EMCV)描述了肠道微生物组对宿主ifn - i相关抗病毒先天免疫的影响。EMCV是一种研究充分的小核糖核酸病毒，以中枢神经系统为靶点，通过粪-口途径传播。通过口服Abx鸡尾酒消耗肠道菌群加重了小鼠EMCV感染的死亡率和神经症状。EMCV感染abx处理小鼠导致血液和脑组织中的病毒载量增加。与这些结果一致的是，abx处理的小鼠表现出先天免疫反应减弱，这反映在EMCV感染后单核吞噬细胞活化受到影响，这与外周组织和脑组织中ISGs的表达减弱有关。我们对收集自Abx鸡尾酒处理和单个Abx处理小鼠的粪便样本进行了细菌16S rRNA测序，以确定可能在启动IFN-I表达中发挥重要作用的共生细菌。abx处理的B. coccoides小鼠通过I型干扰素表达激活单核吞噬细胞，使其重新获得限制EMCV全身感染的能力。因此，在本研究中，我们发现了一种共生细菌，据我们所知，此前尚未有文献记载该细菌能够在肠道系统病毒感染的情况下调节I型ifn介导的先天免疫。