炎症性肠病与微生态

GUT,Dysbiotic gut microbiota causes transmissible Crohns disease-like ileitis independent of failure in antimicrobial defence,有害性肠道菌群导致传染性克罗恩病样回肠炎的发生且与抗菌防御失效无关,Student：Yu TaoSupervisor：Bai Aiping,2016 Feb;65(2):225-37,GUT,IF=14.66,Semimonthly审稿周期:1.2个月,“胃肠肝病学”子行业的顶级杂志,The Corresponding Author,Prof. Dr. Dirk Haller,慕尼黑工业大学食品健康学院营养免疫学系主任主要研究方向：营养因子和细菌对炎症性肠病等慢性炎症性疾病的生物医学效应,代表性论文1.Oral versus intravenous iron replacement therapy distinctly alters the gut microbiota and metabolome in patients with IBD.Gut. 2016 Feb 4. （IF=14.66）2.Lactocepin secreted by Lactobacillus exerts anti-inflammatory effects by selectively degrading pro-inflammatory chemokines. Cell Host 141(3): 959-71.(IF=16.716),Contents,1,2,3,4,4,Background,Technical roadmap,Results,Conclusion,5,Comment,炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease,IBD）是一类病因不是十分清楚以慢性炎症为特征的肠道炎症病变,主要包括溃疡性结肠炎（Ulcerative Colitis,UC）和克罗恩病（Crohns Disease,CD）,UC是一种慢性非特异性结肠炎，重症发生溃疡，病变主要累及结肠黏膜和黏膜下层，呈连续性分布。,CD为一种慢性肉芽肿性炎症，病变可累及胃肠道各部位，而以末端回肠及其邻近结肠为主，多呈节段性、非对称性分布,Background,Background,UC，以结肠炎为主,CD，为回肠炎为主,Background,潘式细胞（Paneth cells，PCs）,潘氏细胞（PCs）是小肠腺的特征性细胞，位于腺底部，细胞呈锥体形，顶部胞质充满粗大嗜酸性的分泌颗粒,其分泌颗粒含有溶菌酶、隐窝素等抗菌肽对肠道微生物有杀灭功能。,PCs在黏膜防御中扮演重要角色，IBD患者显示PCs功能受损，尤其是CD患者。,Background,IBD基因工程常见动物模型,结肠炎（colitis）模型：IL10-/-小鼠 T-bet-/-Rag2-/-(TRUCB)小鼠 NF-B-/-小鼠 H LA/B27-2m转基因大鼠回肠炎（ileitis）模型:TNFdeltaARE小鼠 SAMP/YitFc小鼠,TNFdeltaARE小鼠：肿瘤坏死因子（TNF）在IBD等炎症性疾病中起到关键作用，通过把TNFdeltaARE基因敲除可建立小鼠回肠炎模型,TNFmRAN3末端有一端富含AU序列的元件（AU-rich elements，ARE）,ARE序列在维持TNFmRNA稳定上发挥重要作用，丧失了ARE序列，常常就丧失了调控该mRNA降解的能力，即使得该mRNA的表达增强,Background,mice,conv,生活在普通环境中，肠道菌群跟环境有关,生活在屏障环境，不存在鼠类诺瓦克病毒、螺杆菌属、巴斯德菌属、三管状线虫属等，肠道无上述病原菌,生活在无菌环境中，肠道完全无菌,生物分类,SPF,GF,动物界,脊索动物门,哺乳动物纲,灵长目,人科,人属,智人种,原核生物界,变形菌门,-变形菌纲,肠杆菌目,肠杆菌科,沙门菌属,伤寒沙门菌,16SrRNA基因测序,界(Kingdom),门(Phylum),纲(Class),目(Order),科(Family),属(Genus),种(Species),生物进化的亲缘关系由远到近,Background,为什么选用16SrRNA作为生物进化的标尺？,样品采集及DAN提取,设计方案选定引物,PCR扩增16SrRNA基因,纯化建库高通量测序,生物信息学统计分析,16SrRNA,存在于所以细菌基因中,占细菌总RNA量的80以上,基因序列长度适中,既有保守区，又有高变区,保守区域：细菌间差异不大，设计通用引物；高变区域：具有属或种的特异性，测序分析和菌种鉴定。,Background,Technology roadmap,TNFdeltaARE+/-小鼠及WT小鼠,CONV,SPF,GF,8-12周VM处理，VM中止后处死,取第8周NRs RS小鼠盲肠内容物备制成悬液,1周,0周,2周,4周,6周,NRs,LRs,Rs,2周,4周,HE染色；免疫荧光染色；16SrRNA基因序列检测；质谱分析等,Results Fig 1,Changes in the gut microbial ecosystem are associated with inflammation in TNFdeltaARE mice.,18周小鼠末端回肠HE切片,不同年龄段的TNFdeltaARE和WT小鼠的粪便菌群多样性和组成,抗生素停用后小鼠回肠炎评分（n=5-6/组）,CONV-TNFdeltaARE小鼠出现回肠炎,回肠炎评分标准,Results Fig 1,Changes in the gut microbial ecosystem are associated with inflammation in TNFdeltaARE mice.,TNF表达水平反应了回肠炎疾病严重度的动态变化,回肠厌氧菌细菌密度，表明对VM耐药的细菌种类的增加,Shannon指数：用来估算样品中微生物的多样性指数之一，Shannon值越大，菌群多样性就越高,盲肠细菌在门（phylum）水平的组成变化,TNFdeltaARE 小鼠肠道炎症发生具有微生物依赖性,Results Fig 2,Ileitis in the specific pathogen-free (SPF) environment shows different grades of severity,SPF环境中小鼠回肠炎严重程度呈梯度变化：NRs、LRs、Rs,中性粒细胞表面特异性抗原,Results Fig 3,Disease severity is associated with loss of PC function,小鼠末端回肠炎的严重程度与潘式细胞（PCs）抗菌防御能力减弱有关,Results Fig 4,Bacterial profiles and functional dysbiosis mirror ileitis severity,炎症和细菌菌落之间有联系,结肠微生物的宏蛋白质组技术分析,Results Fig 4,Bacterial profiles and functional dysbiosis mirror ileitis severity,Rs小鼠组和NRs小鼠组之间，蛋白质有显著的差异，碳水化合物及氨基酸运输和新陈代谢 有关蛋白质在R组中明显的增加,回肠炎严重程度与细菌组成及功能失调有关,Results Fig 5,Ileitis is transmissible via dysbiotic gut microbiota,E,小鼠回肠炎的发生要求遗传易感性,有炎症和无炎症受体小鼠菌群之间有明显的分离,回肠炎可通过有害性肠道微生物传染给其它小鼠,Results Fig 6,Transfer of dysbiotic microbiota induces a gradual disease onset,GF-TNFdeltaARE小鼠回肠炎日益会加重,Results Fig 7,Loss of antimicrobial peptides is secondary to the development of inflammation.,肠道炎症在PC抗菌防御功能减弱之间发生,Conclusion,有害肠道微生物,有遗传易感倾向的小鼠患回肠炎,潘式细胞抗菌防御功能减弱,加重回肠炎病程,Comments,创新性：首次发现TNFdeltaARE小鼠CD样回肠炎病情进展和病变发生部位有微生物依赖性，在无菌条件下回肠炎完全不发生；潘式细胞相关的抗菌