髓过氧化物酶基因敲除导致小鼠肠道局部炎症与菌群失调

这篇研究揭示了髓过氧化物酶（MPO）在维持肠道稳态中的关键作用。通过对比野生型（WT）与MPO?/?小鼠的肠道微环境，发现MPO缺失会引发中性粒细胞浸润、T细胞增多等炎症反应，同时导致肠道菌群α/β多样性显著改变（如Firmicutes占比上升），并伴随肠道蠕动减缓。研究首次系统论证了MPO-H2O2-Cl?氧化系统通过调控菌群代谢通路（如TCA循环）影响肠道健康，为炎症性肠病（IBD）等疾病的机制研究提供了新视角。

　　

ABSTRACT

髓过氧化物酶（MPO）作为中性粒细胞主要表达的酶，催化次氯酸（HOCl）生成，在宿主防御病原体中起核心作用。本研究通过对比MPO^?/?与野生型（WT）小鼠肠道特征，发现MPO缺失导致肠道中性粒细胞和T细胞浸润增加，粪便钙卫蛋白水平升高，但肠道通透性无显著差异。值得注意的是，MPO^?/?小鼠肠道蠕动显著减缓，菌群α多样性降低，且β多样性分析显示微生物群落结构发生显著改变。功能预测显示，MPO缺失导致菌群代谢通路从合成转向降解模式。

Introduciton

中性粒细胞通过NADPH氧化酶和MPO介导的氧化爆发（生成HOCl）清除病原体。临床观察发现，慢性肉芽肿病（CGD）和MPO缺陷患者易发生感染，但MPO对肠道菌群稳态的影响尚不明确。本研究旨在探索MPO-H₂O₂-Cl^?系统如何调控肠道炎症、运动及菌群组成。

Materials and methods

采用MPO^?/?（B6.129X1-Mpo^tm1Lus/J）与WT小鼠，通过共饲养消除环境干扰。通过流式细胞术分析肠道免疫细胞（CD45⁺、Ly6G⁺中性粒细胞等），ELISA检测粪便钙卫蛋白和MPO水平，荧光葡聚糖（FITC-Dextran）和卡红染料（Carmine Red）分别评估肠道通透性和蠕动速度。16S rRNA测序（V3-V4区）结合Qiime2和PICRUSt2分析菌群多样性及代谢通路。

Results

肠道炎症特征：MPO^?/?小鼠肠道CD45⁺细胞中中性粒细胞（+173%）和T细胞（+89%）比例显著增加，但单核细胞和B细胞无变化。粪便钙卫蛋白水平升高3.2倍，证实炎症存在。

肠道功能异常：Carmine Red实验显示MPO^?/?小鼠肠道蠕动时间延长35%，但FITC-Dextran渗透性未受影响，提示上皮屏障完整。

菌群失调：MPO^?/?小鼠菌群α多样性（Shannon指数降低28%）和组成显著改变，Firmicutes成为唯一优势门（占比>99%）。差异丰度分析发现，WT小鼠富集Desulfovibrionaceae等7个独有菌科，而MPO^?/?小鼠以Peptostreptococcaceae为主。

代谢通路重塑：KEGG分析显示MPO^?/?菌群中TCA循环相关酶（如丙酮酸脱氢酶）减少，但降解通路（如别嘌呤醇降解）活跃。

Discussion

MPO缺陷通过以下机制破坏肠道稳态：

1. 1.

   炎症触发：HOCl生成不足导致病原体清除缺陷，引发持续性中性粒细胞募集和炎症；

2. 2.

   菌群选择压力丧失：氧化爆发功能削弱使特定菌种（如Clostridiaceae）过度增殖，导致菌群单一化；

3. 3.

   代谢互作失衡：菌群从合成代谢转向降解代谢，可能影响宿主能量供应。

   该研究为理解CGD和IBD等疾病的菌群-免疫互作提供了新思路，未来需在MPO缺陷患者中验证上述发现。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持内容）