肠道菌群代谢物S1P通过CCL2-MET-FAK通路驱动系膜细胞表型转化并加速IgA肾病进展

《Current Research in Microbial Sciences》：Gut microbial metabolite, sphingosine-1-phosphate (S1P), drives mesangial cell phenotypic transformation and accelerates progression of IgA nephropathy via CCL2-MET-FAK pathway

本研究针对IgA肾病（IgAN）中系膜细胞异常增殖的治疗靶点稀缺问题，探讨了肠道菌群代谢物鞘氨醇-1-磷酸（S1P）的作用机制。研究人员通过体内外实验发现，源自IgAN患者大肠杆菌-志贺菌的S1P能通过激活CCL2-MET-FAK信号通路，显著促进系膜细胞增殖并抑制凋亡，加速疾病进程。该研究揭示了肠道菌群失调通过代谢物S1P“远程”调控肾脏病变的新机制，为IgAN的精准治疗提供了新策略。

　　

在全球范围内，IgA肾病（IgAN）是最常见的原发性肾小球疾病，尤其好发于20-40岁的青年人。在中国，其患病率尤为突出，约占原发性肾小球疾病的34.0%至52.7%。然而，令人担忧的是，约20%-40%的IgAN患者在发病后20年内会进展至终末期肾病（ESRD），给患者家庭和社会带来沉重负担。尽管对其发病机制的理解不断深入，但目前的治疗方案，如肾素-血管紧张素系统阻滞剂和激素或免疫治疗，疗效仍不尽如人意。因此，深入探索IgAN的病理生理机制，寻找新的治疗靶点，对于延缓疾病进展至关重要。

IgAN的标志性病理特征包括肾小球系膜区IgA沉积、系膜细胞增殖和基质积聚。广泛接受的“多重打击”假说将IgAN的发病与免疫介导的炎症联系起来，其中系膜细胞启动的炎症级联反应触发了系膜细胞、足细胞和肾小管之间的相互作用，共同驱动疾病进展。因此，抑制系膜细胞的增殖及相关免疫炎症反应成为IgAN治疗的关键。

近年来，“肠-肾轴”理论备受关注。越来越多的证据表明，肠道菌群失调在IgAN的发病中扮演着 pivotal 角色。一方面，菌群失调可激活肠道黏膜B细胞，改变局部黏膜免疫，促进异常糖基化IgA1（Gd-IgA1）的产生，从而驱动IgAN的经典致病级联反应。另一方面，肠道菌群失调是否还能通过其他机制产生“远程”致病效应，尚不清楚。解答这一问题，关键在于识别肠道菌群失调的关键介质，特别是微生物来源的代谢物。

鞘氨醇-1-磷酸（S1P）是一种具有生物活性的鞘脂代谢物，在细胞存活、增殖、凋亡和迁移等多种生理和病理生理过程中发挥着重要作用。值得注意的是，本研究团队前期的研究发现，IgAN患者血清中的S1P水平显著高于健康对照，并且S1P水平升高不仅能指示IgAN的严重程度，还能在肾小球系膜细胞中诱发类似IgAN的病理表型，如过度增殖和炎症。

为了深入探究肠道菌群代谢物S1P在IgAN进展中的系统性作用及机制，并发现新的治疗靶点，来自复旦大学附属闵行医院的研究团队在《Current Research in Microbial Sciences》上发表了他们的最新研究成果。该研究旨在揭示S1P如何驱动系膜细胞表型转化，并阐明其下游的信号通路。

为了回答上述科学问题，研究人员综合运用了多种关键技术方法。研究队列包括IgAN患者和健康对照，其肾脏组织和粪便样本被用于分析。首先，研究人员通过粪菌移植（FMT）技术，将从IgAN患者粪便中分离出的Escherichia-Shigella（大肠杆菌-志贺菌）定植于经过抗生素预处理的小鼠体内，成功构建了具有IgAN样表型的小鼠模型。其次，他们利用16S rDNA测序技术分析了小鼠肠道菌群的结构和多样性变化。第三，采用非靶向代谢组学技术检测了小鼠血清中的代谢物谱，重点关注S1P的水平。在细胞水平，研究人员使用聚合IgA1（aIgA1）刺激人原代肾小球系膜细胞，建立了IgAN的体外模型。通过RNA测序（RNA-seq）技术筛选了差异表达基因，并利用小干扰RNA（siRNA）基因沉默技术和特定的药理抑制剂（如CCL2抑制剂NOX-E36、MET抑制剂LY2801653和S1P受体调节剂FTY720）进行功能验证。此外，细胞增殖（CCK-8法、EdU染色）、凋亡（流式细胞术）、细胞周期（流式细胞术）、蛋白表达（Western blot）以及组织病理学分析（免疫荧光）等经典分子生物学技术也被广泛应用于机制探讨。

Escherichia-Shigella induced renal injury and dysfunction, with significantly elevated serum S1P levels in IgAN

研究结果显示，接受IgAN患者来源的Escherichia-Shigella粪菌移植的小鼠（IgAN-ES组）出现了明显的肾功能损伤，表现为血清肌酐（Scr）和蛋白尿水平升高。同时，这些小鼠血清S1P水平显著增高，肾脏出现系膜细胞增殖加剧以及IgA/C3沉积增加。这表明，源自IgAN患者的Escherichia-Shigella可能通过升高系统性S1P水平来加剧IgA肾病的病理变化。

Escherichia-Shigella Induced Gut Microbiota Dysbiosis and Metabolic Disorders

进一步的分析发现，Escherichia-Shigella移植导致了小鼠肠道菌群失调，表现为微生物α多样性降低和群落结构发生显著改变。血清非靶向代谢组学分析显示，IgAN-ES组与对照组之间存在明显的代谢物差异。生物信息学分析揭示了S1P代谢与IgAN之间存在密切的分子相互作用，GO和KEGG富集分析提示S1P信号通路、血管功能障碍、纤维化和免疫失调等相关通路被显著激活。

IgA1 Induces Proliferation and Inhibits Apoptosis in Mesangial Cells

在体外实验中，用聚合IgA1（aIgA1）刺激人原代肾小球系膜细胞，成功建立了IgAN细胞模型。该模型表现为细胞增殖能力增强、凋亡率降低、细胞内IgA积聚显著，以及S期和G2期细胞比例增加，证实了aIgA1可诱导系膜细胞出现IgAN表型。

RNA Sequencing (RNA-seq) Analysis and Immunofluorescence Analysis,along with kidney tissue validation

对aIgA1刺激的系膜细胞进行RNA-seq分析，发现共有190个基因表达上调，其中CCL2的上调最为显著。KEGG通路分析显示，MET相关的信号通路（如MET激活PTK2信号、MET介导的细胞运动等）发生显著改变。免疫荧光分析进一步在IgAN患者和IgAN样模型小鼠的肾组织中都验证了CCL2-MET-FAK信号通路被激活。

The CCL2-MET-FAK Pathway in Mesangial Cells with the IgAN Phenotype

机制探索表明，在IgAN表型的系膜细胞中，下调CCL2表达（通过siRNA）或使用CCL2抑制剂NOX-E36、MET抑制剂LY2801653，均能有效抑制IgA1诱导的细胞增殖，促进凋亡，并减少IgA1沉积。Western blot结果显示，这些干预措施降低了CCL2、MET、磷酸化MET（Tyr1234/1235和Tyr1349）、PCNA和cyclin D1的蛋白表达水平，但不影响S1P水平及其受体S1PR1/S1PR3的表达。

The Role of the S1P Receptor Modulator FTY720 in Mesangial Cell Proliferation in an IgAN Cell Model

使用S1P受体调节剂FTY720处理IgAN细胞模型，发现FTY720能显著抑制aIgA1诱导的系膜细胞增殖，并下调CCL2、磷酸化MET、FAK以及S1PR1/S1PR3的蛋白表达。这表明FTY720可能通过阻断S1P受体，进而抑制CCL2-MET-FAK通路来发挥治疗作用。

Relationship between S1P and the CCL2-MET-FAK Axis in Mesangial Cells with the IgAN Phenotype

最后，直接使用S1P刺激具有IgAN表型的系膜细胞，发现S1P能激活CCL2-MET-FAK轴，促进细胞增殖、抑制凋亡并增加IgA1沉积。而敲低CCL2则能 ameliorate S1P诱导的这些病理效应，再次证实了S1P是通过CCL2-MET-FAK轴发挥作用。

综上所述，本研究得出了明确结论：IgAN中的肠道菌群失调，特别是Escherichia-Shigella的增多，会导致其代谢物S1P水平升高。升高的S1P进而驱动肾脏系膜细胞中CCL2的表达上调，从而激活MET/FAK信号通路，最终促进系膜细胞增殖，加速IgAN的疾病进展。

在讨论中，研究人员强调了本研究的深远意义。该研究不仅验证了肠道菌群失调与IgAN的关联，更重要的是，它揭示了一条全新的“肠-肾轴”通讯机制：肠道菌群通过其代谢物S1P“远程”调控肾脏系膜细胞的命运和功能。CCL2-MET-FAK信号轴的发现为理解IgAN中系膜细胞异常增殖的分子机制提供了新的视角。此外，研究结果表明，靶向S1P（例如使用FTY720）或干预其下游的CCL2-MET-FAK通路，可能成为治疗IgAN极具潜力的新策略。这为开发针对IgAN的精准医学疗法，特别是基于调控肠道菌群及其代谢物的疗法，奠定了坚实的理论基础并指明了新的方向。