抗生素混合物诱导的肠道菌群变化驱动胆汁酸代谢改变,通过FXR-NLRP3轴抑制Th17分化

Antibiotic cocktail-induced changes in gut microbiota drive alteration of bile acid metabolism to restrain Th17 differentiation through the FXR-NLRP3 axis

作者信息Yue Shao-Yu, Di Niu, Jia Chen, Wei-Yi Li, Xu Wang, Qing-Wei Meng, Wei-Jie Song, Yi-Ge Yang, Hui Wang, Rong-Rong Li, Bo-Yang Li, Li-Gang Zhang, Chao-Jie Hu, Ling-Fan Xu, Hui-Hui Wang, Li Zhang, Chao-Zhao Liang, He-Xi Du
PMID41305918
发布时间2025-12-31
DOI10.1080/19490976.2025.2582944

实验完整度

包含16S rRNA测序、代谢组学、FMT、细胞分化、Western blot、ChIP-qPCR、双荧光素酶报告及临床样本分析,多层级证据链验证机制。

主要模型

EAP小鼠模型 小鼠原代CD4+ T细胞 CP/CPPS患者样本

重点核对

ABX处理:饮用水中添加氨苄青霉素、新霉素、甲硝唑、万古霉素(浓度分别为1g/L、1g/L、1g/L、500mg/L),持续2周 DCA处理:ABX饮食中添加0.2% DCA,持续14天 MCC950处理:NLRP3抑制剂,剂量按厂商说明 GW4064处理:FXR激动剂,剂量按厂商说明 FMT:ABX处理小鼠粪便1g/10mL PBS,每天灌胃,持续2周

摘要

抗生素影响肠道微生物组成和免疫调节,但具体机制尚不明确。抗生素暴露引起的微生物组变化可通过多种途径调节免疫活性。因此,我们旨在探讨抗生素如何通过调节实验性自身免疫性前列腺炎(EAP)小鼠的肠道微生物群来影响Th17细胞介导的免疫炎症。通过整合16S rRNA测序和质谱驱动的代谢组学分析,研究了抗生素驱动的肠道微生物群落变化和EAP小鼠的代谢物谱。抗生素混合物(ABX)治疗减轻了EAP,改变了肠道微生物组组成,并影响了胆汁酸代谢。使用ABX处理粪便中的微生物群进行粪菌移植(FMT)到EAP小鼠,有效改变了肠道微生物组组成并缓解了疾病症状,表明微生物组干预可减少自身免疫炎症并降低小鼠体内的脱氧胆酸(DCA)。后续实验表明,DCA抑制法尼醇X受体(FXR)表达,从而抑制NLRP3-IL17A轴,促进Th17细胞发育并加剧前列腺炎症细胞浸润。我们对前列腺炎患者和抗生素治疗的初步临床检查表明,胆汁酸代谢和Th17细胞发育受抗生素治疗影响。这项工作揭示了抗生素诱导的肠道菌群失调降低胆汁酸代谢物DCA,通过FXR-NLRP3轴进一步抑制Th17细胞分化,从而减轻自身免疫性前列腺炎。我们的结果揭示了抗生素、肠道微生物群、胆汁酸代谢和免疫调节之间相互关联的动态新视角,可能对靶向免疫介导疾病的治疗具有潜在意义。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
抗生素是否通过肠道菌群和胆汁酸代谢影响Th17细胞分化,从而缓解自身免疫性前列腺炎?
核心机制
抗生素改变肠道菌群,导致DCA水平下降,从而解除对FXR的抑制,FXR上调抑制NLRP3表达,进而抑制Th17细胞分化,减轻炎症。
主要证据
ABX治疗和FMT降低DCA水平,减少Th17细胞比例和前列腺炎症;体外实验表明DCA抑制FXR并激活NLRP3-IL17A轴,而MCC950和GW4064可逆转该效应;ChIP-qPCR和双荧光素酶实验验证FXR与NLRP3启动子结合。
研究意义
揭示抗生素-肠道菌群-胆汁酸-FXR-NLRP3轴在免疫介导疾病中的作用,为CP/CPPS治疗提供潜在的新策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

ABX处理与EAP模型建立

建立EAP模型并给予ABX以清除肠道菌群,观察其对前列腺炎的影响。

NOD小鼠皮下注射前列腺抗原(PAg)和完全弗氏佐剂(CFA),两周后加强免疫。EAP建立后14天,ABX组给予含氨苄青霉素、新霉素、甲硝唑和万古霉素的饮水,持续14天。

2

肠道菌群和代谢组学分析

评估ABX对肠道菌群组成和胆汁酸代谢的影响,并鉴定关键代谢物。

16S rRNA基因测序分析盲肠内容物,非靶向和靶向代谢组学分析粪便、血清和前列腺组织中的胆汁酸。

3

FMT验证菌群因果作用

验证ABX处理后的菌群是否足以减轻EAP症状并改变胆汁酸代谢。

收集EAP和ABX小鼠粪便,制备菌液灌胃给EAP小鼠,持续2周。评估EAP小鼠的病理和免疫指标。

4

体内外验证DCA对Th17的作用

明确DCA对Th17细胞分化和前列腺炎的影响。

EAP小鼠在ABX饮食基础上添加DCA,评估前列腺病理、Th17细胞比例和炎症因子;体外分选naïve CD4+ T细胞,在Th17分化条件下加入DCA,检测Th17细胞比例和细胞因子。

5

机制验证FXR和NLRP3

验证DCA是否通过抑制FXR激活NLRP3-IL17A轴促进Th17分化。

使用MCC950(NLRP3抑制剂)和GW4064(FXR激动剂)处理EAP小鼠和体外T细胞,检测Th17细胞和相关蛋白表达;通过ChIP-qPCR和双荧光素酶报告实验验证FXR与NLRP3启动子的结合。

6

临床样本验证

验证抗生素治疗对CP/CPPS患者肠道菌群和胆汁酸代谢的影响。

收集9名CP/CPPS患者在抗生素治疗前后(各20份)的粪便和血清样本,进行16S rRNA测序、代谢组学和Olink蛋白组学分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
完全弗氏佐剂(CFA)Sigma-AldrichF5881
不完全弗氏佐剂(IFA)Sigma-AldrichF5506
硫酸新霉素Sigma--
甲硝唑Sigma--
万古霉素Sigma--
脱氧胆酸(DCA)MCEHY-N0593
MCC950MCEHY-12815
GW4064MCEHY-50108
新霉素ELISA试剂盒Jining BioJN39092
甲硝唑ELISA试剂盒Jining BioJN39120
万古霉素ELISA试剂盒Jining BioJN39109
抗IL-17A抗体Proteintech66148-1-lg
抗FXR抗体Santa Cruzsc-25309
抗caspase-1β抗体AffinityAF5418
抗ASC抗体AffinityDF6304
抗NLRP3抗体Santa Cruzsc-134306
抗cleaved caspase-1抗体AffinityAF4005
抗IL-1β抗体AffinityBF8021
抗cleaved-IL-1β抗体AffinityAF4006
生物素化山羊抗兔/小鼠IgGServicebio--
FITC-抗CD4抗体BD553047
PE-IL-17A抗体BD559502
RORγt抗体BD562607
RPMI 1640培养基Gibco--
PMAMultiSciencesCS0001
莫能菌素MultiSciencesCS0004
离子霉素MultiSciencesCS0002-500
固定/破膜试剂盒Invitrogen00-5523-00
Syto BCThermoFisherB7277
CD4+ T细胞分选试剂盒Miltenyi130-104-454
LS分选柱Miltenyi130-042-401
抗CD3抗体Bio X CellBE0001-1
抗CD28抗体Bio X CellBE0015-1
IL-6NovoproteinCG39
TGF-β1NovoproteinCA59
抗IL-4抗体Bio X CellBE0045
抗IFN-γ抗体Bio X CellBE0055
AAV-shFXRShanghai Han Heng BiotechnologyHH20230721WY-LV02
IL-17A ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0047c
GM-CSF ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0032c
IFN-γ ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0048c
胰岛素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M1382c
QIAamp 96 PowerFecal QIAcube HT试剂盒QIAGEN--
RIPA裂解液BeyotimeP0013
蛋白酶抑制剂BeyotimeST506-2
ECL化学发光试剂AdvanstaK-12043
TRIzol试剂Invitrogen15596026
PrimeScript逆转录试剂盒TakaraRR047A
TB Green Premix Ex Taq试剂盒TakaraRR820A
ABI 7500仪器Applied Biosystems--
Accu-Chek Guide血糖仪Accu-Chek--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
EAP模型诱导
NOD小鼠周龄、体重、免疫剂量、佐剂类型
阅读提示:Materials and methods: Animals
ABX处理
抗生素种类、浓度、给药方式、持续时间
阅读提示:Materials and methods: Animal antibiotics and drug treatment
FMT
供体小鼠处理、粪便收集、灌胃剂量、频率、持续时间、抗生素残留检测
阅读提示:Materials and methods: Fecal microbiota transplantation (FMT)
DCA补充
DCA剂量、给药方式
阅读提示:Materials and methods: Animal antibiotics and drug treatment
Th17细胞体外分化
CD4+ T细胞分离方法、刺激条件、细胞因子浓度、分化时间
阅读提示:Materials and methods: Naïve CD4+ T-cell isolation and in vitro differentiation
NLRP3抑制
MCC950剂量、给药方式
阅读提示:Materials and methods: Animal antibiotics and drug treatment
FXR激动/抑制
GW4064剂量、AAV-shFXR使用
阅读提示:Materials and methods: Animal antibiotics and drug treatment; FXR Suppression