线粒体活性氧（mtROS）-NF-κB 信号通路支持脓毒症诱导肠损伤过程中的 ILC3 功能与存活

《Frontiers in Immunology》：mtROS-NF-κB signaling supports ILC3 function and survival during sepsis-induced intestinal injury

　　

脓毒症常诱发肠屏障损伤，进而加剧全身炎症并导致高死亡率。3型天然 lymphoid cells（ILC3s）是黏膜免疫的关键调节细胞，但其在脓毒症相关肠损伤中的作用仍不明确。研究人员发现脓毒症患者外周循环 ILC 前体（ILCPs）减少。在 LPS 诱导的小鼠脓毒症模型中，结肠 ILC3 数量下降，而残存群体中产生 IL-22 与粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）的细胞频率升高。RORγt 缺陷小鼠结肠 IL-22 与 GM-CSF 诱导受损、肠通透性增加、病理损伤加重。过继转移纯化野生型 ILC3 可恢复结肠 ILC3 来源细胞因子水平并部分改善屏障完整性。机制上，脓毒症 ILC3 出现缺氧相关线粒体损伤及 mtROS 蓄积；mtROS 增强 NF-κB p65 磷酸化，选择性支持 IL-22 与 GM-CSF 产生。重组 IL-22 或 GM-CSF 可减轻肠损伤。但 ROS 清除或 NF-κB 抑制会增加 ILC3 凋亡，表明 ROS-NF-κB 轴也支持残存 ILC3 存活。综上，该研究揭示一条线粒体相关 ROS-NF-κB 程序，在脓毒症中维持残存肠道 ILC3 的保护性细胞因子产生与存活，但不足以阻止持续性 ILC3 丢失和肠损伤。

《Frontiers in Immunology》刊发的该项研究围绕脓毒症诱导肠损伤中3型天然淋巴细胞（ILC3，group 3 innate lymphoid cells，缺乏抗原特异性受体的黏膜屏障免疫细胞）的命运与功能展开。研究背景方面，脓毒症是由感染引发宿主反应失调导致的危及生命的器官功能障碍，肠屏障损伤会使菌群、代谢产物和脂多糖（LPS）易位，驱动全身炎症与多器官衰竭。ILC3 依赖 RORγt 表达，通过 IL-22、IL-17、GM-CSF 维持肠屏障，但在脓毒症中其动态与调控机制不清楚。已有研究提示缺氧、代谢重编程与线粒体活性氧（mtROS）可影响 ILC3，但氧化应激是否及如何调控脓毒症 ILC3 尚属空白。因此，研究人员从临床样本、小鼠模型、代谢与信号通路、功能救援四个层面开展研究，证明残存 ILC3 通过 mtROS-NF-κB 轴维持保护性反应，但该补偿不足以阻止 ILC3 耗竭与肠损伤，为脓毒症肠免疫保护提供了新机制视角。

主要关键技术方法包括：人样本来自上海交通大学医学院附属瑞金医院重症医学科的脓毒症患者与健康供体外周血；小鼠采用 C57BL/6 与 Rorc^gfp/gfp 背景动物，以腹腔 LPS 诱导脓毒症；通过流式细胞术分选 Lin^-CD45^midCD90⁺KLRG-1^-NK1.1^- 肠 ILC3；过继转移纯化的野生型 ILC3 至 RORγt 缺陷鼠；肠通透性用 FITC-dextran 评估；组学采用 bulk RNA-seq 与基因集富集分析（GSEA）；代谢与氧化应激用 MitoTracker、TMRE、MitoSOX、DCFH-DA 与 ATP 检测；信号干预用 ROS 清除剂 N-乙酰半胱氨酸（NAC）、线粒体抗氧化剂 MitoQ 与 NF-κB 核转位抑制剂 JSH-23；体内用重组 IL-22/GM-CSF 补充及中和抗体验证屏障保护。

3.1 Peripheral circulating ILCPs decrease in sepsis patients：研究人员分析健康对照与 ICU 脓毒症患者 0、3、7 天外周血，发现活 CD45⁺ 淋巴细胞减少，辅助样 ILC 总比例不变，但 ILC2 与循环 ILCP（CD117⁺CRTH2^-）数量和比例显著下降，ILC1-like 比例升高而绝对数不变；肠穿孔亚组无差异，说明 ILC2 与 ILCP 减少是脓毒症普遍反应。

3.2 Dynamics and functional activation of ILC3s in mice colon during sepsis：野生型小鼠 LPS 后 12 小时全身炎症增强、结肠炎症因子先升后回，但屏障进行性破坏。结肠 ILC3 绝对数减少、频率不变；残存 ILC3 中 IL-22⁺ 与 GM-CSF⁺ 频率升高，绝对产生细胞数大致保留，IL-17 产生细胞随总数下降，IFN-γ 无变；组织 IL-22、GM-CSF 浓度上升。

3.3 ILC3 reconstitution partially restores intestinal barrier protection in RORγt-deficient mice：Rorc^gfp/gfp 小鼠 LPS 后结肠 IL-22/GM-CSF 诱导缺失、死亡率更高、隐窝变浅、通透性增加、抗菌肽（AMP）Reg3a/3b/3g 不上调；过继转移野生型 ILC3 后受体结肠 IL-22 与 GM-CSF 回升，病理损伤减轻，FITC-dextran 通透性降低，AMP 表达增加，证明 ILC3 直接贡献屏障与抗菌防御。

3.4 NF-κB signaling is enhanced in intestinal ILC3s during systemic inflammation：RNA-seq 显示急性炎症、TNF 信号与 NF-κB 通路富集。流式与免疫荧光显示总 p65 不变，磷酸化 NF-κB p65（Ser536）增强并核转位；JSH-23 降低对照与脓毒症 ILC3 的 IL-22，仅降低脓毒症 GM-CSF，不影响 IL-17；TNF-α 单刺激不能重现协同反应。

3.5 Mitochondrial impairment promotes ROS accumulation in septic intestinal ILC3s：GSEA 见缺氧特征；TMRE、MitoTracker Green/Deep Red 提示线粒体膜电位与质量下降，ATP 合酶相关基因与细胞内 ATP 降低；DCFH-DA 与 MitoSOX 显示总 ROS 与 mtROS 增加；MitoQ 降低 DCFH-DA 信号，Sod2 与 NRF2 上调但不足以清除 ROS，说明缺氧相关线粒体障碍促氧化应激。

3.6 ROS selectively regulates NF-κB activation and cytokine production in septic colonic ILC3s：NAC 降低对照与脓毒症 ILC3 的 IL-22，仅降低脓毒症 GM-CSF；NAC 下调脓毒症 p-p65，而 JSH-23 不改变 ROS，提示 ROS 位于 NF-κB 上游。体内补充 IL-22 或 GM-CSF 减轻结肠病理，中和抗体会加重损伤，证实二者具屏障保护功能。

3.7 Impact of ROS-NF-κB signaling pathways on ILC3 survival：Ki-67 无差异说明并非增殖受损；Annexin V/7-AAD、caspase-3 与 cleaved-caspase-3 显示脓毒症 ILC3 凋亡增加。NAC、MitoQ 与 JSH-23 均增加晚期凋亡，表明 mtROS-NF-κB 是残存 ILC3 的生存补偿轴，抑制该轴会加速丢失。

讨论部分指出，脓毒症中 ILC3 数量与效应功能解离：残存细胞偏向 IL-22/GM-CSF，过继转移与细胞因子干预支持其直接屏障保护，但非唯一来源。NF-κB 对 ILC3 的调控具情境依赖性；GM-CSF 在急性全身炎症中偏局部黏膜防御，不同于结肠炎中的致病作用。ROS 具双重性，适度 mtROS 经 NF-κB 与 BCL-2 样抗凋亡程序支持存活与效应，但无法抵消生物能应激与凋亡压力。局限包括未定义上游代谢传感器、未阐明凋亡近端触发、未评估过继转移后生存率，需低投入代谢组与 ILC3 特异性遗传模型验证。

结论部分翻译：总体而言，本研究结果确定了脓毒症肠道 ILC3 中一条代偿性线粒体相关 ROS-NF-κB 程序。该程序选择性维持 IL-22 与 GM-CSF 反应，并支持残存 ILC3 群体存活，从而增强黏膜抗菌防御与肠屏障保护。然而，该激活强度不足以预防脓毒症期间持续的 ILC3 丢失与进行性肠损伤。