克罗恩病肠道黏膜真菌组分析揭示球孢枝孢菌通过AMP介导的抗炎作用

克罗恩病（CD）作为炎症性肠病的关键亚型，是一种主要累及小肠末端黏膜的疾病，以胃肠道慢性间歇性炎症为主要特征。目前研究认为，肠道菌群失调引发的免疫应答紊乱是CD发病的核心因素之一，而肠道黏膜真菌组与粪便真菌组在pH、氧气浓度、代谢物等生理条件上存在显著差异，其组成和功能可能更贴近肠道生理病理状态。尽管已有研究发现部分真菌病原体可加重肠道炎症，但黏膜驻留真菌的物种构成、代谢功能，尤其是具有保护作用的共生真菌，尚未被充分揭示。基于此本研究旨在明确小肠黏膜真菌组的组成与功能，筛选具有抗炎作用的有益真菌及其代谢产物，为CD的微生物干预提供新策略。

研究内容：

本研究招募了来自三个独立队列的克罗恩病患者和健康人群，对回肠黏膜真菌组、细菌组以及粪便真菌组、细菌组和代谢组进行了多组学分析。结果显示，与健康黏膜相比，克罗恩病患者的黏膜中球孢枝孢菌（Cladosporium sphaerospermum）显著减少，而其在粪便中的丰度则无差异。后续的因果关系研究表明，球孢枝孢菌可定植于肠道隐窝生态位，并通过产生5'-单磷酸腺苷（AMP）部分抵消肠道炎症，这一结论在小鼠模型、体外实验及真菌培养中均得到验证。机制上，球孢枝孢菌可上调上皮细胞连接相关基因的表达并激活Wnt信号通路。本研究揭示了一种与黏膜相关的有益真菌，为克罗恩病提供了潜在的新型微生物干预策略。

研究结果

1、黏膜与粪便真菌组组成及功能存在显著差异

样本类型（黏膜 vs 粪便）和肠道炎症状态（CD vs 健康对照（HC））是影响肠道真菌组异质性的主要因素，黏膜真菌组以酵母菌科、曲霉菌科、马拉色菌科和枝孢菌科为主，与粪便真菌组在组成上差异显著，其α多样性（Chao1指数、Shannon多样性）显著低于粪便真菌组，物种间相互作用网络更复杂，且区分CD与HC的效能（曲线下面积（AUC）=0.97±0.018）显著优于粪便真菌组和细菌组。枝孢菌科的球孢枝孢菌等在黏膜中显著富集，酵母菌科的白色念珠菌等在粪便中富集，且内镜活检与手术取样的黏膜真菌组组成高度一致，验证了内镜活检的可靠性。

图1 黏膜真菌组与粪便真菌组的分类学组成差异。

2、CD患者小肠黏膜真菌组呈现显著紊乱

地理因素和CD表型对黏膜真菌组变异的解释力最强（分别占5.59%和5.13%变异），CD患者黏膜真菌组在不同队列中均呈现共性和特异性紊乱，共性特征包括酵母菌科富集、曲霉菌科和马拉色菌科减少。随着CD疾病活动度从缓解期向轻度、中度活动进展，黏膜真菌组α多样性持续降低，整体组成呈现连续性变化（PCoA,PERMANOVA，P<0.05）。此外，CD黏膜真菌组中29个代谢通路显著下调（占23.7%），包括核苷酸代谢、次生代谢物合成等关键通路。

图2 CD患者黏膜真菌组显著紊乱且随疾病活动度变化。

3、球孢枝孢菌是CD黏膜中特征性缺失的核心标志物

球孢枝孢菌作为区分CD与HC黏膜的首要贡献物种，其所在的随机森林二元分类器模型在发现队列交叉验证（AUC=0.974）、内部测试（AUC=0.988）和外部验证（AUC=0.901）中均表现优异。该真菌在CD患者黏膜中显著缺失，但在粪便中CD与HC无差异，且其丰度与CD疾病活动度、内镜炎症评分（SES-CD）均呈显著负相关（斯皮尔曼相关系数（Spearman's Rho）=-0.38~-0.70，P<0.0001），同时也是黏膜真菌组中参与复杂物种互作网络的关键物种。

图3 多种真菌物种富集及球孢枝孢菌缺失是CD黏膜真菌组的特征性表现。

4、CD患者粪便嘌呤代谢产物AMP显著减少，且与球孢枝孢菌丰度相关

CD患者粪便中嘌呤代谢产物AMP和肌苷5'-单磷酸（IMP）显著减少，且黏膜中球孢枝孢菌丰度与粪便AMP/IMP浓度呈强正相关（Spearman's rho=0.36~0.37，P<0.001）。全基因组和转录组分析证实球孢枝孢菌具有完整的嘌呤补救途径基因簇（含腺苷酸琥珀酸合成酶、磷酸核糖转移酶等关键基因），体外培养可合成并分泌AMP，且AMP产生能力显著高于其他28种肠道共生真菌。

图4 AMP和IMP在CD中含量降低，且与黏膜中球孢枝孢菌丰度相关。

5、球孢枝孢菌定植于肠道隐窝并通过分泌AMP发挥抗炎作用

动物实验显示，球孢枝孢菌可定植于小鼠肠道全段黏膜，且优先占据隐窝生态位，其定植可显著减轻DSS/TNBS诱导的小鼠肠道炎症，表现为体重下降减缓、结肠长度增加、组织病理损伤减轻，促炎细胞因子（白细胞介素1β（Il1b）、白细胞介素6（Il6）、肿瘤坏死因子（Tnf））表达降低。黑曲霉AMP过表达（OE）菌株可显著缓解小鼠肠炎，敲低（KD）菌株无治疗作用，证实真菌来源的AMP是核心抗炎分子。

图5 球孢枝孢菌倾向定植于肠道隐窝，产生AMP在小鼠体内发挥因果性肠道抗炎作用。

6、球孢枝孢菌与AMP增强肠道上皮屏障功能

二者可上调肠道上皮细胞连接相关基因（紧密连接蛋白1（Cldn1）、紧密连接蛋白1（Tjp1）、闭合蛋白（Ocln）、黏蛋白 2（Muc2）、钙黏蛋白1（Cdh1））的表达，并增加相应蛋白（CLDN1、ZO1、OCLN、MUC2）的表达水平。体外实验显示，球孢枝孢菌上清液和AMP可提高Caco-2 细胞单层屏障的跨上皮电阻（TEER），加速钙开关诱导的屏障修复和划痕伤口愈合。

图6 球孢枝孢菌及其代谢产物AMP通过增强细胞连接强化肠道屏障功能。

7、Wnt信号通路是球孢枝孢菌与AMP发挥作用的核心机制

球孢枝孢菌和AMP可上调Wnt信号通路基因（Wnt6、轴抑制蛋白2（Axin2）、转录因子7（Tcf7））的表达，促进β-连环蛋白核转位，激活Wnt信号通路。Wnt抑制剂（LGK974、XAV939）可阻断二者对上皮细胞增殖（5-乙炔基-2'-脱氧尿苷（EdU）+细胞比例降低）和伤口愈合的促进作用，证实其通过激活Wnt信号通路增强肠道上皮屏障完整性，进而发挥抗炎作用。空间转录组分析显示，屏障功能和Wnt通路相关基因的上调主要集中在肠道黏膜上皮层。

图7 球孢枝孢菌及其代谢产物AMP的肠道屏障保护作用依赖于Wnt信号通路的激活。

总结与展望

本研究首次明确CD患者小肠黏膜真菌组的核心特征，发现球孢枝孢菌是CD黏膜中特征性缺失的有益真菌，其通过分泌AMP激活Wnt信号通路、增强肠道屏障功能发挥抗炎作用，证实了“球孢枝孢菌-AMP-Wnt信号通路-肠道屏障修复”的抗炎轴，为CD的发病机制研究和真菌组靶向干预提供了新视角与候选靶点，未来可进一步推进相关临床转化与机制深入探索。

原文地址：Huang, Z., Liu, Y., Wu, Y. et al. Gut mucosal mycobiome profiling in Crohn’s disease uncovers an AMP-mediated anti-inflammatory effect of Cladosporium sphaerospermum. Nat Metab (2026) 

https://doi.org/10.1038/s42255-025-01420-9