肠道菌群衍生代谢物对肠道干细胞(ISC)的直接影响

2023-04-12 00:00:00
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核心提示:在没有肠道菌群情况下肠道黏膜修复能力显著降低,且在无菌动物中无法诱发结肠炎,这些证据表明肠道菌群是IBD进展的相关因素。

  在健康及结肠炎隐窝相关黏液凝胶中存在大量共生细菌,人类结肠隐窝主要由厚壁菌门定殖,在急性溃疡性结肠炎患者肠道中细菌计数显著减少。越来越多证据表明益生菌或肠道菌群移植治疗能够缓解IBD的相关症状。此外,在没有肠道菌群情况下肠道黏膜修复能力显著降低,且在无菌动物中无法诱发结肠炎,这些证据表明肠道菌群是IBD进展的相关因素。

  胆汁酸(BA)是肠道菌群影响IBD的介质之一。研究发现IBD中的BA成分发生了改变,即初级胆汁酸增加,次级胆汁酸减少,且肠道梭菌属成员减少。BA已被公认为是上皮细胞生理学及病理生理学的调节因子,除了能够通过膜结合的GPBAR1(TGR5)起到抗炎作用外,这些BA还通过细胞受体调节ISC数量及功能。BA-TGR5 相互作用驱动SRC/yes 相关蛋白(YAP)再生信号通路,从而在稳态及损伤诱导的上皮再生期间促进ISC自我更新并分化为肠内分泌细胞。

  短链脂肪酸(SCFA)是微生物驱动不可消化的膳食多糖厌氧发酵产生的代谢物。SCFA被证明对ISC的增殖及分化有影响。口服SCFA可通过GPCR介导的MEK-ERK信号激活恢复隐窝上皮的增殖及分化能力。另外研究表明用SCFA处理肠道类器官可通过调节转录因子Foxo3抑制ISC增殖并促进其分化。SCFA的这种差异效应体现出肠道菌群来源的代谢物影响ISC的复杂性。此外,结肠黏膜中丁酸盐代谢紊乱、粪便SCFA水平降低及肠道菌群功能或组成改变也是IBD的显著特征。

  基于肠道菌群的色氨酸代谢途径改变与IBD发生发展过程显著相关。色氨酸是一种必需的芳香族氨基酸,通过宿主细胞驱动的犬尿氨酸及血清素途径或肠道菌群介导的吲哚途径代谢。吲哚代谢物通过充当宿主细胞上芳烃受体(AhR)配体,以影响肠道上皮屏障完整性及免疫反应。IBD与吲哚代谢物、血清色氨酸水平及炎症黏膜中的AhR表达呈负相关。此外,犬尿氨酸途径的代谢产物与AhR相互作用,激活E3泛素连接酶活性,促进细胞增殖相关的Akt、ERK和p38激酶降解,从而阻碍细胞中Wnt及Notch信号传导,最终抑制细胞增殖。因此,色氨酸的代谢产物可在体内影响IBD发病期间ISC微环境。

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