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军事医学研究院I NLRP3炎性小体：酒精性肝病患者脓毒症治疗的潜在靶点

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导读	NLRP3介导的炎症反应在先天免疫功能中起着至关重要的作用，但NLRP3炎性小体在调节酒精性肝病（ALD）肠稳态和肠道上皮屏障方面的作用尚不明确。肝病患者感染后高发脓毒症的治疗目前仍缺乏有效手段。

2024年12月14日，军事医学研究院袁媛副研究员/王景林研究员团队和杨冠研究员团队在《Clinical And Translational Medicine》期刊上发表了题为“NLRP3 activation maintains intestinal epithelial barrier and reduces liver injury in alcoholic liver disease mice”的研究论文，研究人员模拟创伤弧菌易感人群-肝病人群，建立了创伤弧菌的动物易感模型-基于慢性饮酒习惯的急性酗酒的酒精性肝病（ALD）小鼠模型。研究发现ALD小鼠可通过NLRP3炎性小体的激活来稳定与炎症相关的肠道菌群，增加小肠黏膜上皮E-钙粘蛋白和紧密连接分子ZO-1的表达，从而减轻ALD小鼠的肠道炎症和肝损伤，维持肠上皮屏障。因此，NLRP3炎症小体的激活可能对于维持ALD患者的肠上皮屏障、预防感染后肠道细菌迁移、改善脓毒症患者的预后都至关重要。同时，在灌胃感染创伤弧菌后，与健康小鼠不同，ALD小鼠NLRP3炎症小体并没有被进一步激活，肠上皮屏障进一步被破坏并出现创伤弧菌血流感染。综上，该研究发现NLRP3的激活有助于维持ALD宿主的肠上皮屏障，这为肝病易感人群的脓毒症治疗和预后提供了重要靶点和线索。

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11602754/

研究背景

酒精性肝病（ALD）主要包括酒精性脂肪肝、酒精性肝炎、伴有肝纤维化的慢性酒精性肝炎，甚至肝硬化；ALD是全球慢性肝病的主要原因之一。细菌感染在ALD中较为常见，并与不良结果相关，总感染率约为20–36%。此外，无论肝病阶段如何，感染都会影响患者的生存率。

弧菌属自然分布于海洋和河口环境中，绝大多数由弧菌感染引起的疾病涉及创伤弧菌、霍乱弧菌（非O1、非O139型）和副溶血性弧菌。致病性弧菌主要引起临床胃肠炎、伤口感染和脓毒症。感染通常发生在暴露于被污染的海水或淡水后，或在食用生海鲜后。肝病患者尤其容易受到这三种弧菌的感染，感染患者中ALD人群占比超过50%，且具有更高的脓毒症和死亡风险。此外，易感创伤弧菌的ALD患者有各种饮酒习惯，包括慢性饮酒者和急性酒精中毒慢性饮酒者。

作为食源性感染的首要入口，肠道在细菌感染中扮演着重要角色。从肠道向血液转移的细菌是导致食源性感染性败血症的关键步骤。长期饮酒和细菌感染都可能导致细胞连接分子的减少或重排，肠上皮屏障破坏，肠道通透性增加。因此，微生物和代谢产物可以迁移到肝脏并进入全身循环，最终导致内毒素血症或细菌血症。近年来的研究强调了肠道炎症、稳态与肠道上皮屏障（通透性）有关。在炎症方面，NLRP3介导的焦亡途径在先天免疫功能中起着至关重要的作用。此外，NLRP3炎症小体与其他参与凋亡和坏死的成分相互作用，促成一种称为PANoptosis（焦亡、凋亡、坏死）的细胞死亡过程。以往研究报道了NLRP3炎症小体在结肠炎中维持肠上皮屏障的必要性，而未涉及其在ALD肠上皮屏障维护中的作用和机制。ALD患者不仅容易感染创伤弧菌、霍乱弧菌和副溶血性弧菌，还易感染大肠杆菌、肠球菌和念珠菌。然而，ALD患者的易感机制是否与NLRP3炎症小体相关尚不清楚。

NLRP3炎性小体的激活有利于维持ALD小鼠的肠上皮屏障和减少肝损伤

在此项探究中，团队构建了WT和Nlrp3^-/-、Gsdmd^-/- 背景的ALD小鼠模型，比较分析WT与Nlrp3^-/-、Gsdmd^-/-小鼠在肠道菌群、炎症反应、机械屏障、通透性，以及肝脏病变方面的差异。研究结果显示，通过粪便样本的16S rRNA扩增子测序分析（图一），与对照组（PP组）小鼠相比，酒精喂养（EE组）的小鼠在微生物种类的数量、丰度和多样性方面显著下降（A、B）；使用加权UniFrac距离矩阵进行的β多样性分析显示，酒精喂养和Nlrp3的缺失导致粪便微生物的组成发生了显著变化（C）；在科水平上，拟杆菌科（Bacteroidaceae）、丹毒丝菌科（Erysipelotrichaceae）和萨特氏菌科（Sutterellaceae）在酒精喂养组的微生物群中表现主导地位，而乳酸菌科（Muribaculaceae）在对照组占据主导地位。在酒精喂养的Nlrp3^-/-小鼠中，粪便微生物群中的螺杆菌科（Helicobacteriaceae）和肠杆菌科（Enterobacteriaceae）相对丰度显著性增加（D）；Nlrp3^-/-和Gsdmd^-/-的ALD小鼠肠道细菌数量显著增加（E）；线性判别分析（LEfSe）也揭示了酒精和Nlrp3敲除导致了肠道微生物群的差异（F）；对PP组和EE组的WT和Nlrp3^-/-小鼠进行MetaStat检测发现，与PP组相比，EE组小鼠中乳杆菌属（Lactobacillus）、乳酸菌属（Muribaculaceae）和Lachnospiraceae相对丰度减少，而拟杆菌属（Bacteroides）、副拟杆菌属（Parabacteroides）和毛螺旋菌属（Parasutterella）相对丰度增加（G）。这些结果显示，酒精和Nlrp3缺失使肠道微生物群发生了显著变化，并且Nlrp3^-/-ALD小鼠中促炎症相关微生物群的相对丰度增加，如脱铁杆菌科（Deferribacteraceae，Mucispirium）和肠杆菌科（Enterobacteriaceae）

图一. 酒精加重了Nlrp3^-/- ALD小鼠肠道菌群的失调

肠道菌群、炎症和肠道机械屏障之间的串扰共同影响着肠道通透性的变化（图二）。研究结果表明，与对照组小鼠相比，ALD小鼠回肠黏附连接蛋白E-cadherin、紧密连接分子ZO-1和Claudin-1表达含量下降（A、B）；血浆FITC-dextran、ZO-1和D-LA水平增加（D），表明ALD小鼠机械屏障破坏和肠道通透性增加。同时，分析NLRP3-GSDMD通路与ALD中连接蛋白表达的相关性显示，Gsdmd^-/-和Nlrp3^-/-小鼠的肠道屏障通透性在酒精喂养前表现一致。PP组中WT、Gsdmd^-/-和Nlrp3^-/-小鼠的回肠连接蛋白表达、组织结构和肠道通透性没有显著差异（A、D）。然而，在酒精喂养组（EE组）中，与WT小鼠相比，Nlrp3^-/-小鼠肠上皮屏障破坏更为严重，NLRP3的激活有助于ALD小鼠肠道上皮屏障的维持。回肠黏膜上皮E-钙粘蛋白、紧密连接蛋白ZO-1和Claudin-1的表达水平降低（A、C），血浆中的肠道通透性指标FITC-dextran、ZO-1和D-LA水平增加（D），炎症指标PCT升高（E），出现肠道细菌易位（E）。

图二. NLRP3的激活有助于维持ALD小鼠的肠上皮屏障

ALD小鼠食源性感染创伤弧菌后出现血流感染（图三），模拟创伤弧菌急性感染（食源性感染），构建了ALD小鼠的创伤弧菌灌胃感染模型（A）。与对照组小鼠相比，感染组肠上皮机械屏障相关分子表达减少（D），肠通透性增加（C），创伤弧菌血流感染发生（B）。此外，与WT感染组小鼠相比，Nlrp3^-/-感染组小鼠肠上皮屏障进一步被破坏（E），肠道通透性增加（C）。