微生物组通过胆固醇磺基转移酶通路调控角膜伤口愈合的新机制

《The FASEB Journal》:The Microbiome Modulates Corneal Wound Healing via the Induction of Cholesterol Sulfotransferase Pathway

【字体: 时间:2026年01月13日 来源:The FASEB Journal? 4.2

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  本研究揭示抗生素扰乱眼表共生菌群后,通过上调胆固醇硫酸(CS)合成酶SULT2B1,抑制中性粒细胞招募和角膜上皮细胞迁移,从而延缓角膜伤口愈合。该发现阐明了微生物组-胆固醇代谢轴在眼表修复中的关键作用,为角膜疾病治疗提供了新靶点。

  
引言
角膜作为直接接触外界环境的 ocular surface,易受物理化学损伤。共生微生物群在维持组织稳态中发挥重要作用,但其在角膜伤口愈合中的具体机制尚不明确。本研究通过抗生素扰动模型,首次揭示微生物组通过胆固醇磺基转移酶通路调控角膜上皮修复的分子机制。
抗生素处理延缓小鼠角膜伤口愈合
通过饮水投喂抗生素鸡尾酒(氨苄青霉素、新霉素、万古霉素、甲硝唑)4周联合局部用药1周,成功构建菌群扰动模型。16S rRNA测序显示,抗生素组眼表菌群中1Corynebacteriales丰度显著降低,而1Staphylococcus相对升高。角膜上皮刮除模型证实,抗生素处理组24小时伤口愈合率显著低于对照组(p< 0.01),增殖标志物Ki-67 mRNA表达下调。单独使用万古霉素或局部抗生素滴眼均重现此表型,表明革兰阳性菌(特别是1Corynebacterium)的减少与愈合延迟直接相关。
眼表胆固醇硫酸(CS)水平受菌群调控
非靶向脂质组学分析发现,抗生素处理组眼中CS含量显著上升(p< 0.0001),而其他磷脂类脂质无显著变化。空间脂质组学(MALDI-MS成像)显示CS富集于结膜和角膜缘区域。在无菌(GF)小鼠眼中同样观察到CS升高,且该现象具有组织特异性(血浆、肝脏中无变化),证实CS积累是菌群依赖性的局部效应。
CS通过抑制DOCK2-Rac通路阻碍上皮修复
在体实验中,野生型小鼠角膜损伤后CS水平呈动态变化(24小时下降,72小时回升)。局部滴注CS(0.1-1 μg)可浓度依赖性地延缓伤口愈合(p< 0.0001),且效果优于其他甾体硫酸盐类似物。DOCK2抑制剂CPYPP处理同样抑制愈合进程。体外划痕实验表明,1 μM CS或CPYPP处理可显著抑制人角膜缘上皮细胞(HCLE)迁移(p< 0.001),提示CS通过阻断DOCK2-Rac信号轴调控细胞骨架重排。
SULT2B1是菌群调控CS合成的关键酶
qPCR检测发现抗生素组结膜和睑板腺中磺基转移酶SULT2B1 mRNA表达上调(p< 0.05)。SULT2B1基因敲除(KO)小鼠表现为伤口愈合加速,且抗生素处理不再影响其愈合速率。脂质组学证实KO小鼠眼中CS基础水平极低,且抗生素无法诱导其产生。组织学分析显示KO小鼠损伤后中性粒细胞和嗜酸性粒细胞招募增强,而抗生素可抑制野生型小鼠的免疫细胞浸润。IL-22等γδT细胞相关因子未发生显著变化,提示菌群-CS轴主要作用于先天免疫细胞招募环节。
讨论与展望
本研究首次阐明眼表菌群通过SULT2B1-CS-DOCK2通路精密调控角膜上皮修复。1Corynebacterium等共生菌的缺失可能通过影响转录因子(如LXR、SREBP)激活SULT2B1表达,导致CS积累并抑制DOCK2介导的细胞迁移。该机制为临床抗生素相关性角膜愈合障碍提供解释,同时提示通过调控菌群或靶向CS代谢可能成为治疗顽固性角膜病变的新策略。
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