JAR︱肠道真菌通过抑制SAA1-GSDMD通路保护肠道缺血再灌注损伤

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撰文︱肖卫东团队

责编︱王思珍，方以一，郭渺

肠道缺血再灌注（Intestinal ischemia–reperfusion，IIR）损伤是一种发病率和死亡率都很高的致命性损伤[1]，多发生于严重感染、创伤、休克、肠梗阻、肠系膜动脉栓塞、腹主动脉瘤手术、体外循环手术、肝移植和小肠移植等[2]。其病理生理主要表现为血管通透性增加、肠屏障损坏及炎性细胞浸润等。肠道微生物对肠稳态的维持起着至关重要的作用，近期越来越多的研究表明肠道菌群及其代谢产物对IIR有着重要的作用[3]。肠道真菌虽然在肠道微生物中占比较低，但对肠稳态、肠屏障及肠道免疫等起着至关重要的作用[4]。因此，靶向改变肠道真菌或许能成为对IIR损伤防治的新策略。

近日，陆军军医大学第二附属医院普外科肖卫东教授课题组在journal of advanced research上发表题为“Enteric fungi protect against intestinal ischemia-reperfusion injury via inhibiting SAA1-GSDMD pathway”的研究。该研究通过收集晚期慢性肾脏病患者首次透析前后血清和粪便标本，构建小鼠肠道缺血再灌注模型，小肠上皮MODE-K细胞OGD/R实验，结合ITS测序、RNA seq、真菌单菌株定植等多种实验方法，证明IIR损伤前后肠道真菌发生了变化，单菌株定植、肠道真菌清除和补充真菌胞壁成分甘露聚糖可以对IIR损伤产生不同的影响，并成功解析了真菌发挥作用的主要机制，为IIR损伤的临床防治提供了新策略。

1.患者和小鼠IIR损伤前后肠道真菌发生了显著变化

作者通过超声检测晚期慢性肾脏病患者首次透析前后肠系膜上动脉血流血流明显降低（图1A），同时检测血清肠屏障损伤标志物变化（图1B），明确在透析过程中发生了IIR损伤， 通过ITS测序发现肠道真菌发生了改变，以酵母属和念珠菌属变化最为显著（图1C-F），酿酒酵母和念珠菌的变化与肠屏障变化密切相关（图1G-H），同时构建小鼠IIR损伤模型，ITS测序与上述发现一致（图1I-M）。

图1. 患者和小鼠IIR损伤前后肠道真菌发生了显著变化。

2.单菌株定植真菌可以减轻IIR损伤

分别给C57小鼠定植酿酒酵母或热带念珠菌发现，真菌定植可以明显减轻IR引起的肠屏障损伤，减少焦亡相关蛋白GSDMD剪切,同时抑制炎症反应（图2A-G）。无菌鼠定植酿酒酵母和热带念珠菌同样可以减轻IIR损伤（图2H-K）。

图2. 单菌株定植真菌可以减轻IIR损伤。

3.预防性抗真菌治疗加重IIR损伤

利用氟康唑预先清除肠道真菌可以加重IIR引起的肠屏障损伤、GSDMD蛋白剪切及炎症反应（图3A-I），而氟康唑对无菌鼠并没有产生明显作用（图3J-L）。

图3. 预防性抗真菌治疗加重IIR损伤。

4.肠道真菌对GSDMD敲除鼠不能产生保护作用

作者构建了焦亡相关蛋白GSDMD敲除鼠，发现与野生型小鼠相比，敲除鼠对IIR引起的肠屏障损伤、炎症反应更轻，而氟康唑预先清除肠道真菌对敲除鼠没有影响（图4A-H）。

图4. 肠道真菌对GSDMD敲除鼠不能产生保护作用。

5.甘露聚糖和酿酒酵母及热带念珠菌一样发挥对IIR损伤的保护作用

酿酒酵母和热带念珠菌的主要胞壁成分甘露聚糖可以显著改善c57小鼠IIR引起的肠屏障损伤，GSDMD蛋白剪切及炎症反应（图5A-F），无菌鼠补充甘露聚糖可以发挥同样作用（图5G-I）。

图5. 甘露聚糖可以减轻IIR损伤。

6.甘露聚糖对IIR损伤的保护作用依赖于巨噬细胞

通过给甘露聚糖结合cy3荧光，发现甘露聚糖和巨噬细胞共定位（图6A-B），氯膦酸盐脂质体清除肠道巨噬细胞，再补充甘露聚糖对IIR损伤的保护作用消失（图6C-H）。

图6. 甘露聚糖对IIR损伤的保护作用依赖于巨噬细胞。

7.单菌株定植和甘露聚糖通过降低巨噬细胞saa1的表达从而减轻GSDMD的剪切

通过对定植热带念珠菌和补充甘露聚糖肠道组织RNAseq测序发现，saa1表达都明显降低（图7A-C），免疫荧光显示saa1和巨噬细胞共定位（图7D），体外实验显示甘露聚糖可以显著降低LPS引起的RAW264.7细胞saa1的表达（图7E-F）,活性蛋白saa1会加重肠上皮细胞MODE-K细胞OGD/R损伤及GSDMD蛋白剪切（图7G-H）。

图7. 单菌株定植和甘露聚糖通过降低巨噬细胞saa1的表达从而减轻GSDMD的剪切。

图8. 肠道真菌通过抑制SAA1-GSDMD通路保护肠道缺血再灌注损伤。

文章结论与讨论，启发与展望

综上所述，该研究首次发现在IIR损伤早期肠道真菌即可发生重要变化，证实了肠道真菌与维持IIR损伤中肠道屏障稳态密切相关。通过单菌株定植和补充真菌胞壁成分甘露聚糖可下调炎性相关急性蛋白SAA1表达，缓解IIR损伤引发的肠组织焦亡（图8）。该研究阐明了肠道真菌对IIR损伤具有重要作用，初步探讨了肠道真菌调控IIR损伤的关键机制，揭示了靶向调控肠道真菌在IIR损伤防治中的必要性，为IIR损伤精准防治提供新策略。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2023.09.008

陆军军医大学第二附属医院普外科陈弈辉硕士、营养科韩奔硕士、肾内科管旭博士、普外科杜广胜副教授为本文共同第一作者，陆军军医大学第二附属医院普外科肖卫东教授、感控科陈炜教授及营养科王建教授为本文共同通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金项目（82270585）、陆军军医大学项目（CX2019JS212）的资助。

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参考文献 [1] Oltean M. Intestinal transplantation: an overview of the recent experimental studies[J]. Curr Opin Organ Transplant, 2021, 26(2): 240-244.[2] Deng F, Lin Z, Sun Q, et al. The role of intestinal microbiota and its metabolites in intestinal and extraintestinal organ injury induced by intestinal ischemia reperfusion injury[J]. International Journal of Biological Sciences, 2022, 18(10): 3981-3992.[3] Chen J, Wang Y, Shi Y, et al. Association of Gut Microbiota With Intestinal Ischemia/Reperfusion Injury[J]. Front Cell Infect Microbiol, 2022, 12: 962782.[4] Rolling T, Zhai B, Gjonbalaj M, et al. Haematopoietic cell transplantation outcomes are linked to intestinal mycobiota dynamics and an expansion of Candida parapsilosis complex species[J]. Nat Microbiol, 2021, 6(12): 1505-1515.


本文完