克罗恩病(CD)是一组肠黏膜非特异性慢性炎症反应性疾病，是炎症性肠病的主要亚型。CD的发病机制很复杂，是遗传因素和环境因素共同作用的结果，其中模式识别受体NOD2的基因突变是驱动CD的最强遗传因子。NOD2可识别菌群来源的肽聚糖片段(如胞壁酰二肽MDP等)而激活，继而通过调控肠上皮屏障、粘蛋白和抗菌肽分泌、肠细胞再生和分化等维持肠道稳态。过往的研究主要关注于NOD2基因突变或信号转导受阻如何影响NOD2通路，而肠道菌群紊乱是否可引起NOD2失活驱动CD并不清楚。

  该研究发现肠道菌群DL-内肽酶是产生NOD2配体的关键酶。进而分析了来自全球多个地区(中国、美国、荷兰、西班牙)的857例宏基因组数据，发现DL-内肽酶基因丰度在克罗恩病中显著降低，且与CD疾病活动度负相关。在体内实验层面，证实DL-内肽酶活性低的CD人粪菌可显著增加小鼠肠炎易感性。直接补充DL-内肽酶、产DL-内肽酶益生菌或小分子NOD2激活剂，均能通过激活NOD2信号缓解小鼠肠炎。该研究为靶向NOD2信号通路治疗CD提供了理论依据，并揭示了一种传统益生菌的重要作用机制。

  1. 肠道菌群DL-内肽酶是产生NOD2配体的关键酶

  研究人员首先分析了八种肽聚糖水解酶在1520株肠道细菌参考基因组中的分布，发现DL-内肽酶主要集中于一些厚壁菌门和少数拟杆菌门，且拷贝数较低(1-2个);从人整体肠道菌群水平看来，DL-endopeptidase基因丰度较低，且体现出较大的人群差异。进而分析了厚壁菌门和拟杆菌门中46种共生菌株的NOD2激活能力，结果表明：具有NOD2激活能力的菌株都编码DL-内肽酶，并从唾液乳杆菌(L. salivarus)中鉴定出一种新的DL-内肽酶(UC118)，其已知的DL-内肽酶相比，同源性低于15%。同时还发现，DL-内肽酶不仅可以使其编码菌本身产生NOD2配体，同时也可以水解其他细菌细胞壁肽聚糖促使其释放NOD2配体。体内动物实验表明，灌胃DL-内肽酶可以呈浓度依赖地升高小鼠肠组织及粪便中NOD2配体含量。进一步，通过对17个人体的粪菌样本进行分析，发现与NOD2激活呈正相关的细菌都来自能编码DL-内肽酶的厚壁菌。以上结果表明，肠道菌群来源的DL-内肽酶，是产生NOD2配体的关键酶。

  2. DL-内肽酶的基因丰度在CD患者中降低，并与结肠活动度负相关

  为了研究DL-内肽酶在CD发生发展中的作用，研究人员分析了来自全球多个地区(中国、美国、荷兰、西班牙)的4个IBD队列(含857个样本的宏基因/转录/CD活动度)数据，发现来自厚壁菌门DL-内肽酶的基因丰度在CD患者中显著降低。进一步在iHMP的小肠组织转录样本中，使用CIBERSORT评估组织免疫细胞的浸润程度，及其与DL-内肽酶基因丰度的关系，发现DL-内肽酶基因丰度与炎症状态呈负相关(2D)。此外，还发现来自中国队列CD患者的粪菌NOD2激活能力和MDP水平显著降低，且NOD2配体水平和DL-内肽酶基因丰度均与肠炎活动呈负相关。

  3. 移植DL-内肽酶活性低的CD患者粪便菌群，可增加小鼠的结肠炎易感性

  为了研究DL-内肽酶缺乏是否会使小鼠易患结肠炎，以及NOD2信号在此过程中的作用，研究人员将健康人，高DL-内肽酶活性(DL-endoHigh)和低DL-内肽酶活性组(DL-endolow)CD患者的粪菌分别接种给野生型小鼠或NOD2-/-小鼠，然后采用DSS诱导肠炎。从健康，DL-endoHigh到DL-endolow小鼠，粪菌NOD2的激活能力依次降低。在野生型小鼠中，从健康，DL-endoHigh到DL-endolow小鼠肠炎严重程度依次加重，而在NOD2-/-小鼠中，DL-endoHigh和DL-endolow小鼠之间的差异消失，说明NOD2介导了DL-endoHigh和DL-endolow两个组别之间的差异。同时，在NOD2-/-小鼠中，CD组小鼠肠炎比健康粪菌组小鼠肠炎严重，提示，除了NOD2以外，还有其它致病因子参与了CD发病。

  4. 多种增强NOD2信号的策略可缓解小鼠肠炎

  研究人员发现补充DL-内肽酶 (UC118)，而非DL-内肽酶活性位点突变蛋白，可以对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎发挥保护作用，而当小鼠接受NOD2抑制剂(GSK717)治疗时，UC118对结肠炎的的保护作用消除，表明DL-内肽酶通过重塑肽聚糖片段谱激活NOD2信号缓解小鼠肠炎。

  进而研究人员发现编码DL-内肽酶的益生菌(一株研究人员实验室分离的唾液乳杆菌)，以及MDP小分子类似物米法莫肽(在欧美获批辅助治疗黑色素瘤)，它们均可通过NOD2信号通路缓解肠炎。

  总结

  本研究通过宏基因组、细菌培养组、代谢组等多组学分析，结合人群数据和动物实验，发现肠道菌群来源的一种肽聚糖水解酶——DL-内肽酶(DL-endopeptidase)，能够促进肠道中的NOD2配体生成，从而活化宿主NOD2信号。这种细菌酶的耗竭在CD病理进程中有关键作用，该成果首次揭示肠道菌群紊乱可通过影响NOD2信号转导而驱动CD发生和发展。另外，研究提示NOD2激活可能是传统益生菌，如唾液乳杆菌，发挥疗效的重要机制，研究结果为传统益生菌的精准用药提供了新思路。