吲哚丙烯酸调控肠道菌群和AhR激活阻抑强直性脊柱炎小鼠疾病进展的研究

作     者：郑筠炽 

作者单位：南方医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吕海

授予年度：2020年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

主      题：强直性脊柱炎 吲哚丙烯酸 免疫炎症 肠道菌群 16S rDNA测序 

摘      要：背景&目的强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)是一种自身免疫关节疾病,主要侵犯脊柱,并累及骶髂关节和周围关节,严重者可导致患者脊柱及四肢关节强直的终身畸形。然而,目前AS的致病机理仍不明确,常规治疗效果仍不理想。最近研究发现,吲哚丙烯酸作为芳香烃受体(aryl hydrocarbon receptor,AhR)的激活剂,在体外研究中被证实具有显著的抗炎效果。AhR与肠道菌群密切相关,且参与免疫炎症的调控。巨噬细胞迁移抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF)受NF-κB信号调控,致病菌和促炎症因子的刺激可上调其表达,且与AS的脊柱炎症进展高度相关。那么,吲哚丙烯酸能否重塑肠道菌群结构与功能,并通过激活AhR促进肠道屏障功能,抑制NF-κB/MIF炎症通路,最终缓解AS的疾病进展?本研究目的在于:明确吲哚丙烯酸对AS小鼠模型的治疗效果,阐明其背后的可能作用机制,为吲哚丙烯酸作为一种潜在治疗AS的手段提供理论依据。方法30只雌性BALB/c小鼠随机分成对照组,模型组,吲哚丙烯酸治疗组。构建蛋白聚糖诱导的AS小鼠模型。治疗组于诱导后第10周开始给予吲哚丙烯酸灌胃,持续4周,并同时给予对照组和模型组小鼠等体积的生理盐水。干预期间每周评估关节炎的进展。干预结束后,ELISA和免疫组化检测各组小鼠的促炎症因子表达;对肠道、腰椎和踝关节进行组织形态学观察。16S rDNA测序分析各组小鼠的肠道菌群结构。FITC-葡聚糖法检测各组小鼠的肠道通透性;Western bolt分析肠道的紧密连接标志物ZO-1、Occludin的表达量,并分析AhR、巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)和NF-κB通路的蛋白表达情况,探究可能的分子通路机制。结果我们发现吲哚丙烯酸可显著减轻AS模型小鼠的脊柱关节炎,降低促炎因子如IL-23、IL-17、TNF-a和IL-6的产生。IA还改变了肠道菌群的构成,促进了产丁酸菌LachnospiraceaeK4A136和Odoribacter的肠道定殖,致病菌Rodentibacter减少。对菌群表型分析发现,吲哚丙烯酸上调了革兰氏阴性菌和厌氧菌数量,而与致病菌逃避免疫相关的生物膜合成和应激耐受能力被抑制。同时,治疗组小鼠的回肠绒毛完整、肠通透性降低、紧密连接蛋白ZO-1和occludin表达上调,提示肠屏障功能的恢复。进一步探讨发现,吲哚丙烯酸减少参与AS炎症性新骨形成的MIF产生,其可能调控机制是通过激活AhR抑制NF-κB信号通路的活化。结论吲哚丙烯酸能显著缓解AS小鼠的脊柱及外周关节的炎症浸润,减少促炎症因子IL-23、IL-17A、IL-6和TNF-α的产生,重塑AS小鼠的肠道菌群结构与功能。同时,吲哚丙烯酸通过激活AhR,促进肠道屏障功能,并且抑制NF-κB/MIF信号通路在脊柱关节的活化,最终阻抑AS小鼠的疾病进展。