肠道菌群通过树突状细胞DNA甲基化调控介导环境颗粒物诱发哮喘的机制研究

这篇研究揭示了孕期环境颗粒物（CAP/DEP）暴露通过改变子代肠道菌群组成，经菌群移植（GMT）可诱导受体小鼠出现哮喘易感性，该效应依赖活菌并通过降低丁酸水平、改变树突状细胞（DC）DNA甲基化模式实现。研究首次证实活体肠道菌群在环境暴露诱发哮喘中的因果作用，为哮喘起源的"菌群-表观遗传"轴提供机制解释。

　　

GMT confers asthma predisposition
孕期暴露于城市浓缩颗粒物（CAP）或柴油颗粒物（DEP）的母鼠，其子代通过粪便菌群移植（GMT）可将哮喘易感性传递给无菌受体小鼠。实验采用"低剂量过敏原（OVA）方案"：受体小鼠在接受GMT后，仅需单次腹腔致敏和3天气雾激发即出现支气管肺泡灌洗液（BAL）嗜酸性粒细胞增多、IL-4/IL-5/IL-13升高及肺组织浸润等典型哮喘表型，与直接暴露组表型相似度达90%。值得注意的是，该效应具有菌群特异性——来自PBS暴露母鼠子代的GMT不诱发任何病理改变。

A viable microbiome is required for asthma predisposition
通过γ射线灭菌（50kGy/24h）或联合抗生素（环丙沙星+甲硝唑）处理GMT材料后，其诱导哮喘的效应完全消失。特别设计的对照实验证实，抗生素处理仅影响移植菌群的定植过程，对受体自身免疫状态无直接影响。这一结果明确提示：活菌的存在是GMT传递哮喘易感性的必要条件，排除了单纯细菌代谢产物或可溶性因子介导效应的可能性。

Metagenomic sequencing detects partial microbiome remodeling
宏基因组测序揭示了CAP/DEP暴露组的特征性菌群改变：产丁酸的Alistipes timonensis和Lachnospiraceae bacterium UBA3282等菌种丰度降低>1%，而Acetatifactor、Butyribacter等潜在致病菌显著增加。KEGG分析显示4-羟基丁酰辅酶A脱水酶（abfD）等丁酸合成相关基因下调，与代谢组学检测到的粪便丁酸水平降低（降幅达40%）相互印证。值得注意的是，这些改变在GMT受体小鼠中呈现时间依赖性重建，R3时间点（移植后第14天）的菌群结构和代谢物谱与供体高度一致。

The epigenome of the recipient host's DCs is altered by GMT
全基因组DNA甲基化芯片分析发现：CAP暴露组与GMT受体组的树突状细胞（DC）共享935个差异甲基化位点（DMLs），而γ灭菌GMT组则无此特征。MetaCore通路分析显示这些位点富集于IL-4/IL-12信号、抗原呈递、WNT/NOTCH通路等过敏相关进程。特别引人注目的是，组蛋白去乙酰化酶（HDAC）和DNA甲基转移酶（DNMT）相关基因的甲基化改变，为丁酸（已知的HDAC抑制剂）缺乏导致表观遗传失调提供了分子解释。

The epigenetically altered DCs are pro-allergy in co-culture with T cells
功能验证实验采用DO11.10小鼠（OVA特异性TCR转基因）的CD4⁺ T细胞与哮喘易感组DC共培养。结果显示：易感组DC呈递OVA抗原的效率较正常组提高2.3倍，诱发T细胞增殖反应显著增强（p<0.005）。而DNA甲基化抑制剂（地西他滨或泽布拉林）处理可完全逆转这种异常抗原呈递，证实表观遗传修饰直接调控DC的致敏性。对照药物阿糖胞苷（无表观调控活性）则无此效应，排除非特异性药物干扰。

这项研究首次建立"环境颗粒物-肠道菌群-表观遗传-DC功能"的完整因果链条，创新性地证明：1）孕期环境暴露通过改变子代菌群诱发跨代哮喘风险；2）该效应依赖活菌定植而非单纯代谢产物；3）丁酸代谢紊乱可能是连接菌群改变与DC表观遗传 reprogramming 的关键介质。这些发现为哮喘预防提供了新靶点——通过调控特定菌群或其代谢产物干预表观遗传编程，或可阻断环境暴露导致的过敏易感性传递。