浙大最新研究:抗菌肽可以維持腸道菌群穩態,抑制腸炎
欄目:行業新聞 發布時間:2020-09-07
抗菌肽對腸道菌群的作用及其抗菌機制

人類進化過程中,與細菌等微生物在腸道形成了互惠互利的共生關系。為維持體系的平衡,腸道會分泌多種具有抑制細菌、真菌等微生物生長能力的抗菌肽(antimicrobial peptides,AMPs),實現對腸道菌群多層次的“管理”,如抵御病原微生物感染、阻止腸道菌群入侵腸道內部、維持菌群結構的穩定等。若抗菌肽表達紊亂,則可導致腸道菌群的失調,進而誘發多種腸道疾病,包括近年來在我國發病率快速增長的炎癥性腸病(Inflammatory bowel disease,IBD)。然而,目前對抗菌肽“個性化”的體內抗菌機制缺乏深入研究,也尚未建立抗菌肽調節的特定菌群與IBD的關聯。因此,深入挖掘抗菌肽-細菌-IBD的相互作用并闡明其調控機制,對腸道健康促進和IBD的預防及治療均有重要意義。

2020年8月26日,浙江大學醫學院、良渚實驗室(系統醫學與精準診治浙江省實驗室)許正平/盛靜浩課題組在GUT上發表了題為Angiogenin Maintains Gut Microbe Homeostasis by Balancing α-Proteobacteria and Lachnospiraceae 的研究論文。該研究利用血管生成素(angiogenin, ANG)基因缺失小鼠和多種腸炎模型,證明ANG可以以抗菌肽形式調控腸道菌群,維持了α變形菌綱(α-Proteobacteria)和毛螺菌科(Lachnospiraceae)的平衡;如該蛋白質功能缺失,或平衡打破導致α變形菌綱增多而毛螺菌科減少,則導致小鼠腸道炎癥。

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該團隊首先對臨床糞便樣品進行了檢測,發現IBD患者糞便中ANG的含量顯著低于健康對照,提示腸道中ANG分泌不足與IBD發生有關;接著,利用小鼠腸炎模型和腸道菌群干預手段,他們證明Ang1缺失小鼠的腸道菌群可加劇小鼠腸炎癥狀,說明Ang1缺失改變了腸道菌群構成并影響炎癥進程。進一步,利用16S rDNA擴增子高通量測序,他們發現Ang1缺失小鼠腸道菌群改變的主要特征為α變形菌綱增多和毛螺菌科減少。更有意義的是,他們利用細菌培養與鑒定技術,篩選到了受ANG調控的菌種,分別為屬于α變形菌綱的缺陷短波單胞菌(B. diminuta)和少動鞘氨醇單胞菌(S. paucimobilis),屬于毛螺菌科的Anaerostipes sp.和Blautia sp.。然后,他們在小鼠模型上證實前者具有促進腸炎的作用,而后者恰恰相反,可以抑制腸炎發生,提示兩個毛螺菌科菌株具有預防或治療IBD的潛能。

在機制上,該團隊通過體外抗菌實驗和掃描電鏡觀察等手段,發現ANG能選擇性地結合并有效殺傷α變形菌綱;體外細菌培養實驗顯示,α變形菌綱菌種與毛螺菌科菌種存在相互抑制能力,解釋了為什么ANG在抑制α變形菌綱的同時可以促進毛螺菌科的生長,從而實現腸道菌群的平衡。最后,他們給Ang1缺失小鼠消化道補充重組ANG1蛋白,發現小鼠腸道菌群紊亂得到了有效回復,腸炎癥狀也明顯減輕,為ANG的臨床轉化應用提供了實驗證據。

綜上所述,該工作系統地闡明了抗菌肽ANG對腸道菌群的作用及其抗菌機制,揭示了該蛋白可通過維持腸道菌群穩態而抑制腸炎進展,不僅增進了對ANG功能機制的了解,而且為腸道菌群穩態調節、腸道健康促進、IBD的預防與診治提供了新思路。


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圖. 抗菌肽ANG維持腸道菌群穩態示意圖

據悉,浙江大學醫學院、良渚實驗室(系統醫學與精準診治浙江省實驗室)許正平教授和盛靜浩講師為該論文的共同通訊作者。浙江大學醫學院博士研究生孫德森、博士后白榮盤和浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院普外科主任醫師周偉為該論文的共同一作。


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