肠道菌群代谢物黄腐酚通过抑制巨噬细胞焦亡缓解小鼠热射病器官损伤

推荐：针对热射病（heatstroke）引发的多器官损伤机制不明问题，研究人员通过多组学分析发现肠道菌群紊乱加剧热射病器官损伤，其中Lactobacillus murinus（L. murinus）丰度下降导致代谢物黄腐酚（xanthohumol, XN）减少。研究表明，XN通过直接结合hnRNPK蛋白，抑制其与Nlrp3启动子结合，从而阻断NLRP3/GSDMD介导的巨噬细胞焦亡（pyroptosis），为热射病防治提供新靶点。

　　

随着全球变暖加剧，热射病（heatstroke）已成为威胁公共健康的重大疾病，其典型特征包括核心体温≥40.5°C、循环衰竭及多器官功能障碍。尽管已知热毒性、炎症和凝血级联反应共同导致系统性损伤，但具体机制仍不清楚。尤其值得注意的是，热射病诱发的全身炎症反应综合征（SIRS）是器官衰竭和死亡的主要决定因素，但调控这一过程的关键分子靶点尚未明确。与此同时，越来越多的证据表明肠道菌群及其代谢产物在多种疾病病理过程中发挥重要作用，然而它们是否参与热射病的发展仍属未知领域。

针对这一科学难题，南方医科大学南方医院（Nanfang Hospital of Southern Medical University）的研究团队开展了一项创新性研究。通过整合微生物组学、代谢组学和分子生物学技术，研究人员首次揭示了肠道菌群紊乱通过改变代谢物黄腐酚（xanthohumol, XN）水平加剧热射病器官损伤的分子机制，并发现XN通过靶向hnRNPK-NLRP3轴抑制巨噬细胞焦亡的关键保护作用。这项突破性成果发表在《Journal of Advanced Research》上，为热射病的防治提供了全新的微生物-代谢物-免疫调控视角。

研究团队运用了多项关键技术：通过16S rRNA基因测序分析热射病小鼠肠道菌群组成；采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）检测代谢物变化；利用表面等离子共振（SPR）结合质谱技术鉴定XN直接作用靶点；通过Cut&Tag测序分析转录因子结合位点；建立巨噬细胞特异性hnRNPK敲低模型验证机制。所有动物实验均经南方医科大学动物实验伦理委员会批准（NFYY-2021-0329）。

肠道菌群失调加剧热射病器官损伤
通过16S rRNA测序发现，热射病小鼠肠道菌群α多样性显著改变，其中Proteobacteria门丰度增加而Ligilactobacillus属减少。值得注意的是，L. murinus、Bacteroides acidifaciens（BA）和Akkermansia muciniphila（AKK）等有益菌丰度显著降低。采用抗生素清除肠道菌群（ABX）或粪菌移植（FMT）实验证实，菌群紊乱会加剧热射病诱导的肝肾功能指标（AST/ALT/Cr）升高、肺泡灌洗液蛋白渗出以及肺组织CD68⁺巨噬细胞浸润。

L. murinus通过产生XN发挥保护作用
非靶向代谢组学显示热射病小鼠肠道和血浆中XN水平显著降低。体外培养实验证明L. murinus能特异性地从鼠粮中释放XN，而口服补充L. murinus可提高粪便XN浓度，并减轻热射病器官损伤。机制上，L. murinus产生的XN通过抑制全身炎症反应（TNF-α/IL-1β/IL-6）和巨噬细胞浸润发挥保护作用。

XN直接靶向hnRNPK抑制焦亡
SPR-LC/MS/MS技术鉴定出XN直接结合靶点为异质核核糖核蛋白K（hnRNPK）。分子对接显示XN与hnRNPK的SER42残基结合，细胞热转移实验（CETSA）证实该相互作用能稳定hnRNPK蛋白。功能研究发现，XN通过减少hnRNPK核转位，阻断其与Nlrp3启动子结合（Cut&Tag验证），从而抑制NLRP3炎症小体活化、caspase-1剪切和GSDMD-N形成，最终减轻巨噬细胞焦亡。

hnRNPK缺失模拟XN保护效应
在巨噬细胞中敲低hnRNPK可重现XN的抑制效果：降低NLRP3/caspase-1 p20/GSDMD-N表达，减少IL-1β/IL-18释放和细胞死亡（PI⁺Annexin V⁺）。动物实验进一步证实，AAV介导的hnRNPK沉默能显著改善热射病器官损伤，且XN对hnRNPK缺陷小鼠无额外保护作用，证明其作用具有hnRNPK依赖性。

这项研究首次阐明了肠道菌群-代谢物-免疫细胞的三维调控网络在热射病中的作用。发现L. murinus来源的XN作为天然hnRNPK抑制剂，通过重构巨噬细胞焦亡调控模式减轻器官损伤，不仅为热射病提供了新的生物标志物，更开辟了"微生物代谢干预"的治疗新策略。鉴于XN在啤酒花中天然存在且安全性良好，该发现具有重要的临床转化价值。未来研究可进一步探索L. murinus合成XN的酶学机制，以及XN-hnRNPK结合位点的精确结构改造，为开发靶向药物奠定基础。