菌群失调诱导的AXL阳性炎症性3型树突状细胞扩增触发临床前自身免疫

《Nature Immunology》：Dysbiosis-induced expansion of AXL-positive inflammatory type 3 dendritic cells triggers preclinical autoimmunity

　　

常规树突状细胞(conventional dendritic cells, cDCs)是上皮屏障的关键哨兵，调节针对微生物病原体和共生菌的免疫并维持组织完整性。CD11c表达细胞中的NOTCH2缺陷(Notch2cKO)破坏2a型树突状细胞(type 2a DC, cDC2a)发育，损害肠道TH17免疫并增加对肠致病性细菌的易感性。该缺陷导致Notch2cKO小鼠持续性菌群失调，其特征是低度炎症和系统性自身免疫特征，包括自身抗体滴度升高和肾免疫复合物沉积。菌群失调先于高炎性AXL表达3型树突状细胞(AXL+inf-DC3)的扩增，促进慢性炎症和驱动适应性免疫应答的三级淋巴结构形成。值得注意的是，菌群失调由三种优势病理共生菌(pathobionts)定义并可转移至野生型小鼠，重现Notch2cKO小鼠观察到的自身免疫特征。此处这些发现鉴定了一个微生物群–树突状细胞轴，将肠道病理共生菌与系统性自身免疫联系起来，确立炎症性DC3作为菌群失调、慢性炎症与自身免疫发病之间的细胞桥梁。

该研究发表于《Nature Immunology》。研究背景方面，常规树突状细胞(cDCs)作为专业抗原呈递细胞(APCs)在上皮屏障免疫稳态中发挥核心作用，其中NOTCH2信号对cDC2a亚群发育至关重要。然而NOTCH2缺陷除导致cDC2a缺失外对其他树突状细胞亚群发育及功能的影响尚不清楚，菌群失调与自身免疫发病之间的细胞介导机制尤其是DC3亚群的作用仍不明确。本研究旨在解析Notch2^cKO小鼠模型中DC谱系重塑、肠道菌群变化与系统性自身免疫特征之间的因果关联及关键介导细胞。

研究人员通过开展Notch2^cKO小鼠模型构建、野生型与基因缺陷鼠共居及粪便移植实验、流式细胞术与单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析树突状细胞亚群、宏基因组与16S rRNA测序分析肠道菌群、血清免疫球蛋白及自身抗体ELISA检测、免疫荧光与组织学分析肾脏及结肠病变、骨髓嵌合体实验区分细胞自主与非自主效应、无菌重新衍生(rederived)Notch2^cKO小鼠区分遗传与微环境贡献等关键实验，系统阐明相关机制。样本队列来源于C57BL/6背景的Notch2^fl/fl、Notch2^cKO、Ccr2^?/?、Flt3l^?/?等基因型小鼠及相应对照与处理组。

研究结果部分各小节结论如下：

Notch2 deficiency alters all DC subsets：研究人员通过LEGENDScreen与InfinityFlow分析Notch2^cKO小鼠脾脏cDC2表面255个标志物，发现除cDC2a近完全缺失外，DC3频率显著升高且转录谱改变，bulk RNA-seq显示cKO来源DC3富集Il6、C3、Tnf等炎性基因，共聚焦显示cKO DC3积聚于脾B细胞滤泡区而非边缘区，表明NOTCH2缺陷广泛重塑DC亚群并诱导DC3向促炎状态转变。

Proinflammatory AXL⁺inf-DC3s systemically expand in Notch2^cKO mice：通过脾脏、肠系膜淋巴结(mLN)与皮肤引流淋巴结(sLN)的scRNA-seq鉴定出17个簇，Notch2^cKO中簇5与2显著扩增，簇5高表达Tnf、Ccl6、C3、Lyz2及清道夫受体Axl，定义为AXL⁺inf-DC3，该亚群在脾脏、小肠固有层(SILP)与结肠固有层(CoLP)中占比近三分之一，保留炎性、增殖及单核–巨噬细胞相关转录特征，Dnase1l3在各亚群中均显著下调。

Notch2^cKO mice show autoimmune features：Notch2^cKO小鼠血清IgG1、IgG2b、IgG2c与IgA升高，肾脏见IgG、IgG2c与IgA免疫复合物沉积，各组织浆细胞尤其是IgA⁺CD138⁺浆细胞累积，脾CD64⁺中性粒细胞与单核细胞增多，mLN调节性T细胞(T_reg)富集而脾减少，肠道相关组织T_H17受损，生发中心(GC)反应增强；纵向监测至70周抗体峰值可比自身免疫Aire^?/?模型，伴盲肠斑增大、结肠肌层增厚与上皮内IgA累积等屏障功能障碍。

Notch2^cKO mice have dysbiosis：粪便菌落计数cKO更高且独有α溶血菌种，鸟枪宏基因组显示β多样性分离，cKO富集Deferribacteres、Chlamydia、Tenericutes，WT富集健康相关Lactobacillus johnsonii与Akkermansia muciniphila；cKO特有Bacteroides caecimuris、Phocaeicola sartorii、Parasutterella MGBC134540、Helicobacter MGBC103445、Maihella MGBC107932、Mucispirillum MGBC140179、Chlamydia muridarum、Ureaplasma MGBC165308等菌种，提示特异性菌群失调。

Intestinal dysbiosis can be transferred to WT mice：共居或粪便灌胃无需抗生素预处理即可使野生型小鼠获得高滴度IgA、IgG2b、IgG2c，16S测序锁定Parasutterella、Mucispirillum与Chlamydia三属在7日内定植野生型并伴随后续抗体上升，有益Akkermansia被耗减，证明菌群失调及其炎症–自身免疫表型可跨宿主转移。

Expansion of AXL⁺inf-DC3s exacerbates intestinal inflammation：FITC-葡聚糖泄漏实验显示cKO与共居WT肠道通透性增加，血清IgG2c识别自身与异源粪便悬液，IgA与IgG2c可结合Mucispirillum ASF457与Chlamydia muridarum，结肠检出Chlamydia；共居WT亦见AXL⁺inf-DC3在mLN与结肠扩增，结肠形成含AXL⁺inf-DC3、CD4⁺ T细胞与IgA⁺浆细胞的三级淋巴结构；Ccr2^?/?小鼠DC3减少且抗体反应延迟，Flt3l^?/?小鼠DC3增多且抗体反应加速，表明AXL⁺inf-DC3丰度与炎性表型正相关。

Colonization by three pathobionts is sufficient to drive autoimmune features：特异性定植Mucispirillum、Chlamydia与Parasutterella足以诱导AXL⁺inf-DC3扩增与系统性抗体及自身抗体（抗ssDNA IgA/IgG2c）升高；广谱抗生素处理9天降低三者负荷并伴随IgA、特异抗菌及自身抗体短暂上升后下降；DSS诱导结肠炎仅在已定植病理共生菌的cKO与共居WT中加剧疾病与肾免疫复合物沉积，单纯屏障破坏不足以在WT中诱发自身免疫，说明需特定病理共生菌。

AXL⁺inf-DC3s respond to intestinal dysbiosis：粪菌移植9日即见结肠与mLN中CD64⁺AXL⁺inf-DC3升至cKO水平，抗生素处理后该CD64⁺亚群收缩而CD64^?部分不受影响；重新衍生的Notch2^cKO仅见CD64^?AXL⁺inf-DC3扩张且无非菌失调相关自身免疫，骨髓嵌合体显示在混合重建中CD64^?扩增具Notch2缺陷细胞内在优势，证实CD64⁺AXL⁺inf-DC3受菌群驱动而CD64^?受Notch2缺陷细胞自主调控。

Dysbiosis-expanded AXL⁺inf-DC3s promote autoimmunity：重新衍生Notch2^cKO无高抗体与自身抗体，证明病理共生菌暴露是自身免疫必要触发；结肠与mLN的scRNA-seq比较显示菌群失调下簇9（CD64⁺AXL⁺inf-DC3）特异在结肠扩增并上调干扰素、免疫蛋白酶体(Psmb9)、Stat1、抗原加工呈递及补体相关基因，AXL⁺inf-DC3是主要的菌群失调响应群体，其转录程序支持慢性炎症与微生物/组织抗原呈递并驱动自身免疫表现。

讨论部分总结：研究人员指出DC3近期被鉴定为转录相关但发育有别于单核来源DC的亚群，其在系统性红斑狼疮(SLE)患者中扩增提示自身免疫潜能但机制不清。本研究显示Notch2缺陷除丧失ESAM⁺ cDC2a外最显著改变为AXL⁺inf-DC3扩增，该群低表达Dnase1l3并富集炎性、补体与清道夫受体基因，定位于黏膜屏障三级淋巴聚集体旁，可能参与清除死亡细胞与微生物产物并协调适应性免疫。最初假设自身免疫源于Notch2缺陷细胞内在Dnase1l3下调，但共居与粪移实验证明野生型接受失调菌群亦可发病，表明Notch2缺陷是易感性因素——通过损害T_H17免疫、削弱微生物控制与DNASE1L3介导的生物膜清除促进病理共生菌定植，一旦建立则菌群本身足以跨宿主传递炎症与自身免疫。研究锁定Mucispirillum、Chlamydia与Parasutterella三种病理共生菌协同或单独驱动疾病，伴随Akkermansia丢失从耐受转向促炎状态，Chlamydia的分子模拟与慢性活化、Parasutterella在炎性黏膜的富集均支持其致病关联。AXL⁺inf-DC3扩张分两重：CD64^?为Notch2缺陷细胞自主效应，CD64⁺严格追踪病理共生菌负荷，抗生素可逆转其扩增与自身抗体，单纯DSS屏障破坏不足以复现表型，说明需特异性微生物刺激；该群具Fc受体、清道夫受体与抗原呈递机器，慢性刺激可能从保护性清扫转为自我维持的炎性回路驱动自身抗体。其发育起源尚未完全明确，虽转录似单核–DC但缺乏经典单核来源DC标记且菌群扩增时Ms4a3命运图谱标记频率不变，提示并非大量单核细胞招募，炎症下祖细胞可塑性仍待解析。综上，研究人员提出遗传易感（如Notch2信号受损）促成特定病理共生菌定植，后者驱动AXL⁺inf-DC3扩增、慢性黏膜炎症与持续抗体应答并最终致系统性自身免疫；该研究为特定病理共生菌通过激活特化黏膜DC群体促进自身免疫提供了机制证据，靶向宿主–微生物组轴或成慢性肠炎驱动自身免疫的干预策略。

研究结论部分原文翻译：研究人员鉴定出AXL⁺inf-DC3是一类此前未被认识的肠道DC3亚群，直接响应微生物扰动并将菌群失调与慢性适应性免疫活化联系起来。研究人员提出一模型：Notch2信号受损等遗传易感因素促进特定病理共生菌定植，这些微生物驱动AXL⁺inf-DC3扩增、慢性黏膜炎症与持续抗体应答，最终促成系统性自身免疫表现。更广泛而言，本研究提供机制性证据，表明特定病理共生菌而非单纯屏障功能障碍可通过激活特化黏膜DC群体促进自身免疫病理；因此靶向该宿主–微生物群轴可能代表由慢性肠道炎症驱动的自身免疫性疾病的一种有前景的治疗策略。