《Life Sciences》：β-Hydroxybutyrate alleviates intestinal aGVHD via remodeling gut microbiota-bile acid axis and inhibiting TLR4-NF-κB-driven Th1/Th17 differentiation
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摘要肠道是急性移植物抗宿主病（aGVHD）的主要靶器官，其微生物稳态对疾病的发生发展和进展至关重要。新兴证据表明，β-羟基丁酸（BHB）能够重塑肠道菌群并抑制促炎免疫活性。为探讨BHB在aGVHD中的治疗潜力，我们首先重新分析了aGVHD患者公开可用的转录组和单细胞RNA测序
摘要
肠道是急性移植物抗宿主病（aGVHD）的主要靶器官，其微生物稳态对疾病的发生发展和进展至关重要。新兴证据表明，β-羟基丁酸（BHB）能够重塑肠道菌群并抑制促炎免疫活性。为探讨BHB在aGVHD中的治疗潜力，我们首先重新分析了aGVHD患者公开可用的转录组和单细胞RNA测序数据，结果显示参与酮体代谢和转运的基因在肠道组织中显著下调。随后，我们利用小鼠aGVHD模型，通过临床评分和肠道组织病理学检查评估了BHB的治疗效果。为阐明免疫学和微生物学机制，我们整合了流式细胞术和ELISA对Th1/Th17、肠道组织驻留T细胞和循环T细胞进行评估，并进行了多组学分析，包括粪便16S rRNA测序、粪便代谢组学和肠道转录组学。我们进一步探讨了BHB是否直接调控T细胞迁移和分化，并体外评估了其对接合Th1和Th17分化的作用。BHB治疗降低了aGVHD的临床评分，减轻了小鼠肠道损伤，并显示出与甲氨蝶呤（MTX）相似的效果。BHB还纠正了肠道菌群失调，富集了嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila），并改善了胆汁酸代谢紊乱。此外，BHB在体内和体外均抑制了肠道T细胞迁移和Th1/Th17分化。机制上，转录组测序提示TLR4-NF-κB通路的抑制可能是这些抗炎作用的基础。总之，BHB有效地减轻了aGVHD小鼠的肠道损伤，这可能是通过协调微生物、代谢和免疫调控实现的，可能代表一种有前景的aGVHD治疗策略。
引言
移植物抗宿主病（GVHD）是造血干细胞移植后出现的一种免疫性系统综合征，其中活化的供体淋巴细胞（移植物）识别并应答宿主抗原[1]。近期报道显示，约35–50%的造血干细胞移植受者会发生aGVHD [2]、[3]。胃肠道、淋巴器官、肝脏和肺部是aGVHD最常累及的器官，累及严重程度与死亡率相关[4]。该疾病与增强的炎症反应相关，由T辅助细胞释放炎症介质驱动，包括细胞因子、趋化因子和活性氧（ROS）[5]。炎症介质的过度产生和效应白细胞的募集，均由适应性T细胞免疫反应驱动，导致组织破坏和器官功能丧失[6]。此外，aGVHD可能破坏肠道屏障，促进细菌移位及随后适应性免疫的激活[7]。
三种主要内源性酮体代谢物为乙酰乙酸、β-羟基丁酸（BHB）和丙酮[8]。除了肝脏和肾脏外，哺乳动物肠道也能通过脂肪酸氧化产生大量酮体，尤其是在营养剥夺、长期禁食和体育锻炼等条件下[9]。研究表明，BHB可能通过抑制NLRP3炎症小体激活和促进M2巨噬细胞极化来发挥重要的免疫调节作用，从而改善结肠炎[10]、[11]。BHB还能调节肠道微生物组，导致肠道促炎Th17细胞减少[12]。我们此前报道，BHB通过调节肠道菌群来源的脂多糖（LPS），减轻顺铂诱导的急性肾损伤（AKI）小鼠模型中与巨噬细胞活化相关的肾脏炎症损伤[13]。此外，BHB还通过抑制铁死亡减轻顺铂诱导的急性肾损伤[14]。甲氨蝶呤（MTX）是GVHD治疗的一线药物；然而，长期使用会导致严重的骨髓抑制、肝毒性和肺毒性，亟需寻找有前景的替代治疗策略[15]。此外，BHB在aGVHD小鼠中的治疗效果和潜在机制仍不明确。在此，我们通过aGVHD小鼠干预性研究结合多组学分析，包括粪便16S rRNA测序、粪便代谢组学和肠道组织转录组测序，证明BHB可改善肠道菌群失调并减轻肠道T细胞迁移和活化。此外，设置了以MTX治疗的正对照组，以比较BHB的治疗效果。
这些发现凸显了BHB在纠正微生物失衡和抑制适应性免疫反应方面的作用。此外，BHB在联合治疗中或作为MTX的替代品以减轻不良反应方面具有临床转化的前景。
章节摘要
小鼠骨髓移植（BMT）和治疗
九周龄C57BL/6（B6）（H-2K?）和BALB/c（H-2K?）小鼠购自 ziyuan Bio（中国杭州）。小鼠在动物设施中于无特定病原体条件下饲养，温度为22 ± 1°C，湿度为55 ± 5%，光照/黑暗周期为12小时。小鼠自由摄取标准饲料和纯净水。为诱导aGVHD模型[16]，从B6供体小鼠中分离纯化T细胞耗竭的骨髓细胞（5 × 106）和脾脏纯化T细胞（1 × 106），并移植至BALB/c
GVHD患者肠道组织中酮体生成、代谢和转运相关蛋白的基因表达降低
首先，我们在GEO数据库中搜索了GVHD患者肠道组织的转录组测序数据（GSE134662、GSE168116）。HMGCS2（3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶2）是酮体合成的限速酶，决定BHB的产生。BDH1（β-羟基丁酸脱氢酶1）催化乙酰乙酸与BHB之间的可逆转化，从而维持酮体稳态。ACAT1（乙酰辅酶A乙酰转移酶1）促进酮体降解
讨论
aGVHD是异基因造血干细胞移植后常见的并发症。胃肠道症状，包括恶心、腹泻和腹痛，是其主要表现之一，严重时可危及生命[4]、[26]。目前aGVHD的治疗策略主要依赖免疫抑制剂。然而，长期使用这些药物常导致免疫缺陷，需要减量或停药。因此，总体
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田瑞雪：撰写——初稿、软件、资源、项目管理、调查、形式分析、数据整理、概念构思。邓超：验证、资源、方法学、调查、形式分析。刘柯欣：可视化、验证、方法学。赖湖蓉：方法学、调查、数据整理。廖彩凤：监督、数据整理。涂怀军：撰写——审阅与编辑、监督、经费获取、形式分析、概念构思。李健：
伦理批准与参与同意
所有实验程序均符合美国国立卫生研究院（NIH）指南，并获南昌大学实验动物管理部门、动物护理和使用委员会批准（许可号：RYE2025091201）。
资助
本研究由国家自然科学基金项目（82360054）和江西省自然科学基金重点项目（20262BAC250053）资助。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在可能被认为会影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
田瑞雪|邓超|刘柯欣|赖湖蓉|廖彩凤|涂怀军|李健
