Faecalibacterium prausnitzii相关18β-甘草次酸经ABCC1介导抑制MAPK/NF-κB信号通路保护脓毒症

《mSystems》：Faecalibacterium prausnitzii-associated 18β-glycyrrhetinic acid protects against sepsis via ABCC1-mediated suppression of MAPK/NF-κB signaling

　　

肠道菌群失调日益被认为是脓毒症易感性和结局的可改变决定因素，但具有可操作宿主机制的保护性共生菌和菌群相关代谢物仍未完全明确。在本研究中，对脓毒症和非脓毒症患者粪便进行16S rRNA测序显示，脓毒症期间Faecalibacterium prausnitzii显著耗竭。口服给予F. prausnitzii可改善盲肠结扎穿孔小鼠的生存并减轻多器官损伤。非靶向代谢组学和液相色谱–串联质谱鉴定出18β-甘草次酸（18β-GA）为F. prausnitzii培养上清中富集的主要代谢物，外源性18β-GA在体内重现了关键保护作用。在脂多糖（LPS）刺激的巨噬细胞中，18β-GA降低促炎介质表达并抑制丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和核因子κB（NF-κB）激活。蛋白质组学指导的优先排序及补充的药理学和遗传学验证提示ATP结合盒亚家族C成员1（ABCC1）参与18β-GA的保护作用。ABCC1基因沉默减弱18β-GA的抗炎作用，而丙磺舒（probenecid, PBN）和MK-571对ABCC1的药理学抑制部分重现18β-GA的保护作用。总之，这些发现鉴定了一个F. prausnitzii–18β-GA相关的ABCC1调控轴，其有助于控制脓毒症炎症，并强调菌群来源代谢物可能作为宿主炎症反应的调节剂。

一、研究背景与意义
脓毒症（sepsis）是感染所致宿主免疫反应失调并导致多器官功能障碍的严重后果，全球疾病负担重，当前治疗以抗微生物治疗和支持治疗为主，难以针对其过度细胞因子释放、免疫失调和系统性炎症等潜在机制。肠道菌群参与塑造宿主免疫和代谢平衡，菌群组成改变可影响脓毒症严重程度和预后。Faecalibacterium prausnitzii是人结肠中丰富的厌氧共生菌之一，具有抗炎和免疫调节活性，但其在脓毒症中的保护作用及机制尚不明确。18β-甘草次酸（18β-GA）是甘草主要活性成分甘草酸的三萜类代谢物，具有抗炎、抗氧化、保肝和免疫调节等活性；ATP结合盒亚家族C成员1（ABCC1）是外排转运体，除药物耐药外还参与炎症、免疫和氧化应激反应。基于此，研究人员旨在探究F. prausnitzii及其相关代谢物18β-GA是否通过ABCC1依赖的MAPK/NF-κB信号调节脓毒症炎症。

二、研究开展、结论与意义
研究人员结合临床粪便菌群分析、代谢组学、小鼠盲肠结扎穿孔（cecal ligation and puncture, CLP）模型、原代骨髓来源巨噬细胞（bone marrow-derived macrophages, BMDMs）实验和多组学分析，发现脓毒症患者F. prausnitzii显著减少；补充F. prausnitzii可改善CLP小鼠生存并减轻多器官损伤；18β-GA在F. prausnitzii培养上清中富集，口服F. prausnitzii可增加其在盲肠内容和血浆中的水平，而广谱抗生素处理降低其水平；18β-GA可重现F. prausnitzii的关键保护作用，并抑制巨噬细胞MAPK/NF-κB激活；蛋白质组学提名ABCC1，ABCC1沉默减弱18β-GA抗炎作用，PBN和MK-571药理学抑制部分重现其作用，PBN在CLP模型中缓解脓毒症。该研究提出F. prausnitzii–18β-GA–ABCC1调控轴，为理解菌群–代谢物–宿主互作及脓毒症宿主导向治疗提供了机制依据。

三、关键技术方法
临床粪便样本来自佛山市第一人民医院按SEPSIS-3标准诊断的脓毒症患者及非脓毒症住院患者；采用16S rRNA基因测序和物种特异性qPCR、F. prausnitzii培养上清非靶向代谢组学及液相色谱–串联质谱、小鼠CLP模型并口服F. prausnitzii（1×10⁹ CFU/鼠）、18β-GA或PBN、LPS刺激的BMDMs、siRNA敲低Abcc1、ABCC1抑制剂PBN和MK-571，以及蛋白质组学、加权基因共表达网络分析（WGCNA）、分子对接、表面等离子共振（SPR）、组织病理、ELISA、qRT-PCR、Western blot、免疫荧光和TUNEL等分析。

四、研究结果
1. 脓毒症患者中F. prausnitzii丰度降低：对脓毒症患者和非脓毒症患者粪便行16S rRNA测序，发现脓毒症α多样性降低、整体菌群组成改变；线性判别分析效应量（LEfSe）显示非脓毒症富集Blautia、Ruminococcus和Faecalibacterium，脓毒症富集Enterococcus和Corynebacterium；协变量调整后Faecalibacterium降低仍持续，物种特异性qPCR证实F. prausnitzii减少。
2. F. prausnitzii减轻脓毒症所致死亡和器官损伤：CLP前口服F. prausnitzii改善36 h生存，降低血浆TNF-α、IL-6和IL-1β，降低ALT、AST、BUN、Cr及肺MPO活性与支气管肺泡灌洗液蛋白渗漏，减轻肝、肾、肺组织病理损伤和TUNEL阳性凋亡，并下调多器官促炎因子和趋化因子表达。
3. F. prausnitzii与18β-GA可利用性增加相关：培养上清非靶向代谢组学显示代谢物组成明显分离，18β-GA约升高7.3倍；LC–MS/MS证实其水平升高；口服F. prausnitzii增加盲肠内容和血浆18β-GA，广谱抗生素处理使其降低；该菌株基因组注释存在uidA注释的β-葡萄糖醛酸酶基因，但未确立其为体内唯一或直接来源。
4. 18β-GA重现F. prausnitzii的保护作用：CLP前给予18β-GA改善生存，降低血浆IL-1β、IL-6、TNF-α及ALT、AST、BUN、Cr和肺MPO，减轻组织病理损伤和凋亡，并抑制多器官炎症介质表达。
5. 18β-GA经MAPK和NF-κB通路抑制巨噬细胞炎症激活：CCK-8确定40和80 μM用于后续实验；18β-GA剂量依赖性降低LPS诱导的Il-1β、Il-6、Tnf-α mRNA和分泌，并降低ERK1/2、P38、JNK磷酸化及p65磷酸化和核转位。
6. 蛋白质组学优先提名ABCC1用于功能研究：对LPS±18β-GA处理的BMDMs行蛋白质组学，偏最小二乘判别分析显示组间分离；WGCNA识别32个模块，其中7个与LPS强相关；76个蛋白在LPS vs 对照和18β-GA vs LPS中重叠差异，KEGG富集涉及炎症、受体偶联和脂质相关通路，鞘脂信号通路包括ABCC1、TNF、PLCB2和ASAH1；ABCC1因差异丰度和网络分析被优先研究，但不排除其他候选。
7. ABCC1参与18β-GA在LPS刺激巨噬细胞中的抗炎作用：分子对接预测18β-GA可进入ABCC1结合口袋，SPR显示浓度依赖性结合（KD=1.3 nM）；siAbcc1敲低后，18β-GA降低促炎基因和分泌的作用减弱，其对MAPK/NF-κB磷酸化的抑制也部分减弱。
8. 药理学和遗传学验证支持ABCC1参与18β-GA抗炎作用：LPS诱导ABCC1表达，18β-GA或PBN预处理减弱该上调；PBN重现18β-GA的抗炎作用并抑制MAPK/NF-κB；在Abcc1敲低条件下，PBN和结构无关的MK-571额外抗炎效应降低，提示其作用至少部分依赖ABCC1。
9. ABCC1抑制剂PBN可减轻脓毒症：CLP模型中PBN预处理改善生存，降低循环IL-1β、IL-6、TNF-α及肝肾功能指标和肺MPO，减轻组织病理损伤和凋亡，并抑制炎症介质表达，效果与18β-GA相似。

五、讨论部分总结与研究结论翻译
讨论部分总结：临床队列显示脓毒症中Faecalibacterium丰度降低，物种特异性qPCR证实F. prausnitzii耗竭；因组间年龄和合并症存在差异，研究人员进行协变量调整，菌群组成差异和Faecalibacterium降低在多模型调整后仍存在，但单一观察队列的残余混杂不能完全排除。18β-GA与F. prausnitzii及菌群完整性相关，F. prausnitzii给药增加其盲肠和血浆水平，抗生素使其降低；β-葡萄糖醛酸酶/GUS相关代谢及uidA注释基因提供可能酶学基础，但未确立F. prausnitzii为唯一或直接来源。18β-GA抑制巨噬细胞MAPK/NF-κB及炎症介质产生；蛋白质组学未唯一指向ABCC1，ASAH1、PLCB2、TNF及鞘脂信号也涉及，因未直接检测鞘脂代谢物和通路活性，该富集应视为假设生成；ABCC1因差异蛋白、网络分析和炎症介质转运作用被优先研究。分子对接、SPR、Abcc1沉默及PBN/MK-571验证支持ABCC1是18β-GA作用的重要功能介导者。局限性包括单一临床队列、未确立F. prausnitzii为18β-GA唯一来源、Abcc1敲低后仍有残余效应提示其他靶点或通路可能参与，以及仅评估单一18β-GA剂量，其最佳剂量、治疗窗、长期安全性和转化适用性尚待确立。
研究结论部分翻译：总之，本研究鉴定了一个菌群相关的18β-GA–ABCC1轴，将肠道微生物代谢与脓毒症中的炎症调控联系起来。这一菌群–代谢物–宿主轴为理解F. prausnitzii的保护作用以及进一步探索脓毒症中代谢物和宿主导向治疗策略提供了机制框架。