Immunity：妊娠诱导的肠道微生物群群变化驱动巨噬细胞焦亡，加剧脓毒性炎症

背景

脓毒症是一种继发于感染的多因素疾病，可导致多器官功能障碍。脓毒症每年影响超过970000人，约占美国医院死亡率的50%。妊娠和妊娠诱导的生理变化使个体易于发生脓毒症，并增加了死亡风险。然而，导致死亡率增加的机制尚不清楚，且缺乏适合妊娠 (P)脓毒症患者的治疗方法。母体脓毒症可导致重度并发症，包括先兆子痫和早产，是被公认为英国产妇死亡的主要原因之一。因此，确定脓毒症妇女全身免疫紊乱的机制可以揭示改善孕产妇和新生儿健康的潜在治疗方法。

简介

2023年2月14日，来自中国佛山市第一人民医院的Xia Chen及其团队在Immunity (IF: 43.474)杂志上发表名为Pregnancy-induced changes to the gut microbiota drive macrophage pyroptosis and exacerbate septic inflammation的研究[1]。

研究亮点

1、妊娠以微生物群依赖的方式增加脓毒症的易感性。

2、怀孕期间拟杆菌丰度降低导致芒柄花素减少。

3、芒柄花素通过阻止hnRNPUL2核内积聚抑制巨噬细胞焦亡。

4、拟杆菌科或芒柄花素与脓毒症严重程度呈负相关。

主要结果

多种模型均显示，妊娠会恶化脓毒症结局

为了探讨妊娠是否增加脓毒症的易感性，我们比较了P和非妊娠 (NP)小鼠在盲肠结扎穿孔 (CLP)后36小时内的总死亡率。与NP组相比，P组CLP后的死亡率显著增加 (图1A)。大部分P小鼠在CLP后12 h内死于脓毒症感染，而NP组仅1只小鼠死亡。在脂多糖 (LPS)攻击的小鼠中也观察到类似的结果。正如预期的那样，CLP后，P小鼠的丙氨酸氨基转移酶 (ALT)和肌酐 (Cr)血浆浓度以及支气管肺泡灌洗液 (BALF)中的总蛋白含量高于NP小鼠 (图1B)。组织病理学检查显示，与NP小鼠相比，接受CLP的P小鼠出现了更严重的多器官损伤 (图1C和1D)和细胞死亡 (图1E和1F)。妊娠也增加了CLP小鼠肺组织中CD11b+细胞的浸润。为了进一步说明妊娠对炎症反应的影响，我们对P CLP小鼠血浆和腹腔灌洗液 (PLF)中TNF-α、IL-1β和IL-6的浓度进行了定量分析，发现大多数细胞因子在P CLP小鼠中升高 (图1G和图1H)。通过定量逆转录聚合酶链反应 (qRT-PCR)比较PLF和BALF中细胞因子和趋化因子，我们发现在CLP后，P小鼠的Tnf-α, Il-1β, Il-6, Ccl2, Ccl3和Cxcl2的mRNA转录水平高于NP小鼠。我们还发现妊娠增强了CLP诱导的不同组织的局部炎症反应，随之而来的是细胞因子和趋化因子mRNAs的增加。尽管在P和NP小鼠之间，粪便细菌总载量没有任何统计学差异，但P CLP小鼠的血液和PLF中活菌增加 (图1I)。16S分析结果与P - CLP小鼠血及PLF细菌培养结果一致。P小鼠对铜绿假单胞菌 (P. aeruginosa)诱导的肺炎也表现出更高的易感性，表现为生存期缩短、肺损伤增强以及强烈的局部和全身炎症 (图1J)。综上所述，这些结果表明，妊娠通过增强炎症反应和抑制病原体清除能力增加了脓毒症诱导的多器官衰竭 (MOF)的易感性。

图1. 多种模型均显示，妊娠会恶化脓毒症结局

怀孕期间副拟杆菌和FMN的丰度降低

接下来，我们试图研究妊娠期间微生物群变化增强脓毒症易感性的潜在机制。16S rRNA基因测序显示P组和NP组之间具有相似的操作分类单元 (OTU)差异;然而，肠道微生物群有明显的组间分离 (图3A和图3B)。此外，在人类和小鼠中，妊娠导致了门水平上肠道菌群组成的变化。线性判别分析 (LDA)表明，只有对羟基苯甲酸酯类在P女性和小鼠中具有丰度下降的趋势 (图3C和图3D)。考虑到肠道代谢物参与调控脓毒症进展的可能性，我们进行了代谢组学分析，以确定妊娠对肠道菌群代谢谱的影响。正如预期的那样，主成分分析 (PCA)显示P小鼠的肠道微生物群代谢谱发生了显著变化 (图3E)。火山图和热图分析显示，P小鼠体内的FMN (一种有效的抗炎剂)水平较低 (图3F)，这一点通过靶向液相色谱-串联质谱分析进一步证实 (图3G)。一致地，与NP女性相比，P女性的芒柄花黄素 (FMN) 较少 (图3H)。

图3. 怀孕期间副拟杆菌和FMN的丰度降低

核hnRNPUL2通过与Nlrp3启动子结合诱导巨噬细胞焦亡

蛋白质组学分析显示，RNA结合蛋白hnRNPUL2是LPS+ ATP处理的BMDMs与FMN处理中降低最多的蛋白 (图7A)。通过蛋白质印迹法进一步验证了hnRNPUL2表达水平的降低。为了确定hnRNPUL2在细胞焦亡中的作用，我们使用RNA干扰技术稳定降低hnRNPUL2在BMDMs中的表达。沉默hnRNPUL2减少了LPS+ ATP处理后上清液中的LDH释放、caspase-1的p20和BMDMs中的GSDMD-N表达 (图7B-7E)。hnRNPUL2基因沉默导致ASC寡聚化抑制和细胞死亡减少。在hnRNPUL2-siRNA处理的BMDMs中，FMN对细胞焦亡的抑制作用减弱，提示FMN以hnRNPUL2依赖的方式预防巨噬细胞焦亡 (图7B-7E)。

图7. 核hnRNPUL2通过与Nlrp3启动子结合诱导巨噬细胞焦亡

结论及展望

综上所述，我们的研究结果揭示了妊娠期肠道微生物群群失调如何通过促进hnRNPUL2与Nlrp3启动子区域的相互作用来启动caspase-1介导的细胞焦亡来诱导免疫功能紊乱；从而增加宿主对脓毒症所致多器官衰竭 (MOF)的易感性。

原文链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1074761323000250?via%3Dihub

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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