肠道菌群代谢物IPA通过激活AhR通路抑制金黄色葡萄球菌乳腺炎的作用机制研究

《Frontiers in Microbiology》：Gut microbial metabolite indole-3-propionic acid inhibits inflammation and restores blood-milk barrier in S. aureus- induced mastitis by targeting aryl hydrocarbon receptor

本研究首次揭示肠道菌群代谢产物吲哚-3-丙酸（IPA）通过激活芳香烃受体（AhR）信号通路，显著抑制金黄色葡萄球菌（S. aureus）诱导的乳腺组织NF-κB和NLRP3炎症通路活化，同时上调紧密连接蛋白（ZO-1/occludin）表达修复血乳屏障，为乳腺炎治疗提供了新型靶向策略。

　　

引言

乳腺炎作为哺乳期女性常见炎症性疾病，其发病机制与病原体感染密切相关。金黄色葡萄球菌（S. aureus）作为主要致病菌，通过乳头孔侵入乳腺上皮细胞并分泌毒力因子，引发局部炎症反应。当前抗生素治疗方案面临耐药性挑战，因此探索天然代谢物的治疗潜力具有重要意义。吲哚-3-丙酸（IPA）作为肠道菌群代谢色氨酸产生的天然产物，已被证实具有抗炎和抗氧化特性，但其在乳腺炎中的作用尚未明确。

材料与方法

研究采用C57BL/6J泌乳小鼠建立金黄色葡萄球菌诱导的乳腺炎模型，设置对照组、感染组及不同浓度IPA干预组（5/10/20 mg/kg）。通过苏木精-伊红（H&E）染色观察组织病理变化，酶联免疫吸附测定（ELISA）检测肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白介素-1β（IL-1β）水平，蛋白质印迹法（Western blot）分析紧密连接蛋白及信号通路蛋白表达。体外实验选用小鼠乳腺上皮细胞（MMECs），通过MTT法检测细胞活性，并利用AhR抑制剂CH-2232191验证靶点特异性。

实验结果

细胞水平验证

IPA在20-320 μM浓度范围内对MMECs无毒性作用，显著抑制金黄色葡萄球菌诱导的TNF-α和IL-1β基因表达。机制研究发现IPA剂量依赖性抑制核因子κB（NF-κB）通路关键蛋白磷酸化IκBα（p-IκBα）和NF-κB p65（p-p65）的激活，同时降低Nod样受体蛋白3（NLRP3）炎症小体组分（NLRP3/ASC/caspase-1）表达。值得注意的是，IPA可显著上调AhR蛋白表达，且AhR抑制剂完全逆转其抗炎效应。

动物模型验证

IPA干预显著改善乳腺组织病理损伤，降低髓过氧化物酶（MPO）活性和丙二醛（MDA）含量，表明中性粒细胞浸润和氧化应激得到有效控制。ELISA结果显示TNF-α和IL-1β水平显著下降，Western blot分析证实紧密连接蛋白ZO-1和occludin表达恢复，血乳屏障功能修复。这些效应呈现明显的剂量依赖性，其中20 mg/kg IPA组效果最为显著。

作用机制解析

研究首次揭示IPA通过激活AhR受体，双重调控NF-κB和NLRP3两条关键炎症通路。在NF-κB通路中，IPA抑制IκBα磷酸化及p65核转位；在NLRP3通路中，降低炎症小体组装及caspase-1活化。同时，AhR激活直接促进紧密连接蛋白转录表达，修复上皮屏障完整性。这种多靶点作用机制有效阻断了炎症-氧化应激恶性循环。

讨论与展望

本研究从肠道-乳腺轴新视角阐释了微生物代谢物对远端器官的保护作用。与传统植物提取物相比，IPA作为内源性代谢物具有更好的生物利用度和安全性。AhR靶点的发现为代谢性疾病治疗提供了新思路，未来可进一步探索IPA与微生物菌群的协同作用及临床转化潜力。