口服丁酸钠与无胸腺小鼠多器官组织细菌抗原及固有免疫标志物表达改变相关

《Nutrients》：Oral Sodium Butyrate Is Associated with Altered Tissue Bacterial Antigens and Innate Immune Marker Expression Across Different Organs in Athymic Mice

　　

背景：丁酸酯（butyrate）是一种微生物群衍生的短链脂肪酸（SCFA），在维持肠屏障完整性和调节免疫反应中作用明确。尽管其在免疫健全模型中被广泛研究，但重度免疫缺陷宿主的系统免疫稳态仍不完全清楚。本探索性研究评估了丁酸钠（NaB）补充对无胸腺裸鼠不同器官组织相关微生物抗原检测及免疫标志物分布的影响。方法：雌性NU/J无胸腺小鼠分别给予常规饮水（H2O，n=10）或NaB补充饮水（150 mM，n=5）6周。收集肠、肝、肺、肾组织进行组织病理学和免疫组化分析。采用半定量评分系统评估微生物抗原包括脂多糖（LPS）和脂磷壁酸（LTA），以及免疫相关标志物（CD3、CD8a、CD68、CD278及转谷氨酰胺酶-2[TGM2]）的表达。结果：NaB补充未显著改变器官形态，但与更好的体重增长相关。组织学显示所有器官结构保存完好，NaB组仅小肠隐窝轻度浓缩。免疫组化分析显示NaB组在小肠、肝和肾中LPS表达持续低于对照组，肺中呈临界降低。LPS检测减少伴随肾中巨噬细胞标志物CD68表达显著降低。结论：口服NaB补充与组织中细菌抗原检测降低及多器官固有免疫表达减少相关。这些发现支持丁酸酯在限制无胸腺小鼠微生物表达和系统炎症信号中的潜在作用。

研究背景与立项依据

丁酸酯（butyrate）作为膳食纤维经微生物发酵产生的主要短链脂肪酸（SCFA），通过上调紧密连接蛋白、增强黏液分泌及稳定缺氧诱导因子（HIF）等机制维护肠上皮屏障，并可经钠单羧酸转运体1（SMCT1）和单羧酸转运体1（MCT1）被摄取，同时作为组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂及G蛋白偶联受体（GPCR，如GPR41/43/109A）配体调控局部与系统免疫。已有研究在免疫健全模型中证实其抗炎、促调节性T细胞分化及经肠-肺轴、肠-肾轴远端获益的作用，但重度免疫缺陷（如缺乏T细胞的无胸腺裸鼠）下丁酸酯对多器官微生物抗原转位与固有免疫的影响尚待验证。鉴于无胸腺小鼠（Foxn1突变致胸腺缺陷）常并存屏障削弱与炎症失调，研究人员在《Nutrients》报道了这项探索性研究，旨在明确口服NaB是否关联组织细菌抗原（LPS、LTA）减少及固有免疫标志物（CD68等）重编程，为免疫缺陷宿主的代谢-免疫干预提供线索。

主要技术方法概括

研究采用15只5–7周龄雌性NU/J无胸腺裸鼠，置于SPF级独立通风笼，适应1周后随机分为对照组（常规饮水，n=10）与NaB组（150 mM NaB饮水，n=5），持续6周，每周换液并监测体重。终点处死取小肠（空肠段）、肝、肺、肾，部分10%中性缓冲福尔马林固定用于石蜡包埋及H&E染色，部分液氮速冻备存。免疫组化采用HRP/DAB法，抗原修复后依次孵育抗LPS、LTA、CD3、CD8a、CD68、CD278、TGM2一抗及生物素化二抗，由两名观察者与病理医师盲法对4 μm切片行0–3分半定量评分（按强度分级），统计用精确Mann–Whitney U检验加Benjamini–Hochberg假发现率（BH-FDR）校正，体重用线性混合效应模型。样本队列即上述NU/J裸鼠分组，无人体或其他模型混入。

研究结果

3.1 体重与组织形态：NaB组周增重斜率（0.400 g/周）显著高于H₂O组（0.236 g/周，交互项p=0.028），但基线无差；H&E显示各器官架构保存，仅NaB组小肠隐窝轻度浓缩，无坏死或炎性浸润。

3.2 小肠免疫组化：CD3、CD8a整体弱表达（符合裸鼠T细胞缺失），CD68、CD278、LTA、TGM2组间无差；LPS在H₂O组呈弱-中度而在NaB组均弱，精确p=0.0016、BH校正p=0.0112。

3.3 肝脏：多数标志物弱信号，LPS在H₂O组显著表达（精确p=0.0014，校正p=0.0098），NaB组更低，CD68等免疫细胞标志物无统计学差异，提示门脉途径下肠源抗原与肝响应并行下调。

3.4 肺：H₂O组CD68、LPS、LTA序数偏高，LPS原始p=0.021、校正后p=0.049（临界），LTA类似趋势，反映可能的肠-肺轴远端炎症减弱但未达显著。

3.5 肾：H₂O组CD3（校正p=0.021）、CD68（校正p=0.0095）及LPS（校正p=0.0027）均显著升高，NaB组一致偏弱，表明肾内巨噬激活与细菌抗原沉积受NaB关联抑制。

讨论与结论翻译

讨论指出，本研究首次在胸腺缺陷模型中显示NaB关联多器官（小肠、肝、肺、肾）组织LPS检测降低及肾CD68下调，体重增益略优且无解剖毒性；小肠隐窝浓缩可能为HDAC抑制致上皮成熟而非损伤；肝肺肾变化与肠-肝轴、肠-肺轴、肠-肾轴文献一致，但因未测循环LPS、紧连接蛋白（ZO-1/occludin）及菌群组成，机制仅为关联而非因果。局限含样本小且不平衡（5对10）、半定量评分主观、未做功能屏障实验。

结论原文浓缩：口服NaB补充关联无胸腺小鼠多器官组织细菌抗原（尤其LPS）检测降低及固有免疫表达改变，提示即便在重度免疫缺陷宿主，饮食代谢物仍可调制系统固有免疫环境，具多器官免疫稳态潜在意义。