高盐饮食驱动的肠道菌群功能障碍通过促进AHR/SGK1/FOXO1轴介导的Th17细胞分化加重前列腺炎

High-salt-driven gut microbiota dysfunction aggravates prostatitis by promoting AHR/SGK1/FOXO1 axis-mediated Th17 cell differentiation

作者信息Jing Chen, Rui Feng, Bin-Bin Gong, Wei-Kang Wu, Bang-Shun Dai, Rui Tan, Wen-Long Xu, Tong Meng, Xiao-Bin Wang, Yun-Zheng Xiao, Cheng Yang, Li Zhang, Chao-Zhao Liang
PMID40383790
发布时间2025-05-19
DOI10.1186/s40779-025-00607-1

实验完整度

高

包含患者相关性分析、EAP小鼠模型、16S rRNA测序、代谢组学、粪菌移植、5-HIAA补充、AHR抑制、体外Th17分化及ChIP-qPCR等多层级验证,涵盖功能与机制验证。

主要模型

NOD小鼠EAP模型 伪无菌小鼠粪菌移植模型 体外小鼠及人 naïve CD4+ T细胞Th17分化模型 CP/CPPS患者临床样本

重点核对

EAP小鼠模型通过前列腺抗原与完全弗氏佐剂混合皮下注射建立,在第0天和第28天重复免疫 高盐饮食配方:饲料含4% NaCl,饮水含1% NaCl,持续6周 粪菌移植实验使用抗生素(甲硝唑、氨苄西林、新霉素,各1 g/L)处理2周制备伪无菌小鼠 5-HIAA补充剂量为25 mg/kg体重/天,AHR抑制剂CH223191剂量为10 mg/kg体重/天 体外Th17分化条件:抗CD28和抗CD3各10 μg/ml预包被,IL-6 (40 ng/ml)、IL-23 (40 ng/ml)、TGF-β (1 ng/ml)、抗IFN-γ (20 μg/ml)和抗IL-4 (20 μg/ml)刺激

摘要

背景:慢性前列腺炎/慢性盆腔疼痛综合征(CP/CPPS)是一种常见疾病,其特征是排尿症状和盆腔或会阴疼痛。促炎性T辅助17(Th17)细胞对于触发CP/CPPS的发生至关重要。已发现高盐饮食(HSD)会导致外周器官中氯化钠积聚,通过Th17细胞轴诱导自身免疫反应。目前尚不清楚HSD是否影响CP/CPPS的病因和病程。方法:对诊断为CP/CPPS的患者使用美国国立卫生研究院慢性前列腺炎症状指数评分系统进行评估,并分析CP/CPPS症状与HSD之间的相关性。建立实验性自身免疫性前列腺炎(EAP)小鼠,并给予正常盐饮食(NSD)或HSD喂养6周,以研究HSD对CP/CPPS的影响。随后,引入16S核糖体RNA测序和非靶向代谢组学,以检测NSD喂养和HSD喂养小鼠之间肠道微生物组成和代谢物谱的差异,随后进行粪菌移植、5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)补充、芳烃受体(AHR)抑制和体外Th17分化实验,以探索HSD加重CP/CPPS的机制。最后,进行染色质免疫沉淀试验和定量聚合酶链反应,以验证AHR是否可作为转录因子,通过与CD4+ T细胞中的血清和糖皮质激素调节激酶1(Sgk1)启动子相互作用。结果:盐摄入增加与CP/CPPS患者的症状评分呈正相关,并通过给EAP小鼠喂食HSD得到验证,HSD通过促进CD4+ T细胞向Th17细胞分化,加重了EAP小鼠的前列腺炎症和触觉异常性疼痛。HSD通过显著降低有益肠道微生物(如乳杆菌科)的相对丰度以及与色氨酸代谢相关的肠道微生物代谢物5-HIAA,加重了EAP。接受EAP+HSD组粪便悬液的小鼠的前列腺炎症、触觉异常性疼痛和Th17细胞比例显著重于或高于接受EAP+NSD组粪便悬液的小鼠。然而,补充5-HIAA通过抑制CD4+ T细胞向Th17细胞分化,改善了HSD引起的EAP症状,而AHR抑制则通过促进CD4+ T细胞向Th17细胞分化,消除了5-HIAA补充对喂食HSD的EAP小鼠的保护作用。机制上,已揭示SGK1/叉头盒蛋白O1(FOXO1)通路在细胞因子诱导的Th17细胞分化过程中显著激活,AHR已被证明通过与CD4+ T细胞中的Sgk1启动子相互作用抑制SGK1转录,从而抑制FOXO1磷酸化,最终恢复Th17细胞分化的平衡。结论:我们的研究结果表明,高盐摄入是CP/CPPS发展的一个危险因素,因为它通过5-HIAA/AHR/SGK1/FOXO1轴促进CD4+ T细胞向Th17细胞分化,这可能成为CP/CPPS的潜在治疗靶点。

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
高盐饮食是否影响慢性前列腺炎/慢性盆腔疼痛综合征的发病和进程,其潜在机制是什么?
核心机制
高盐饮食通过降低肠道有益菌(如乳杆菌科)丰度和色氨酸代谢物5-HIAA水平,抑制AHR活性,解除AHR对Sgk1启动子的转录抑制作用,上调SGK1表达,促进FOXO1磷酸化,进而驱动CD4+ T细胞向Th17细胞分化,加重前列腺炎症和疼痛。
主要证据
临床数据显示钠摄入与NIH-CPSI评分正相关;EAP小鼠喂食HSD后前列腺炎症加重、Th17细胞比例升高;粪菌移植从EAP+HSD小鼠转移加重炎症;5-HIAA补充可缓解症状,AHR抑制剂逆转保护作用;ChIP-qPCR验证AHR结合Sgk1启动子。
研究意义
研究首次揭示5-HIAA/AHR/SGK1/FOXO1轴在CP/CPPS中的作用,为CP/CPPS的精准干预和治疗提供了潜在的新靶点。

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

临床相关性分析

评估高盐饮食与CP/CPPS患者症状严重程度之间的相关性。

招募434名CP/CPPS患者和710名健康男性,收集膳食钠摄入数据和NIH-CPSI问卷评分,进行统计学关联分析。

2

EAP小鼠模型建立及高盐饮食处理

验证高盐饮食对EAP小鼠前列腺炎症和疼痛的影响。

用前列腺抗原与CFA混合免疫NOD小鼠建立EAP模型,并分别给予NSD或HSD喂养,评估前列腺病理、痛觉、血清细胞因子和Th17细胞比例。

3

肠道菌群和代谢组学分析

比较高盐饮食与正常饮食EAP小鼠肠道菌群组成和代谢物谱的差异。

收集粪便和血清样本,进行16S rRNA基因测序和非靶向代谢组学分析,鉴定差异菌群和代谢物,并进行KEGG通路富集和相关分析。

4

粪菌移植实验

验证肠道菌群改变是否介导高盐饮食对EAP的加重作用。

用抗生素清除小鼠肠道菌群后,移植来自不同供体小鼠的粪便悬液,观察受体小鼠前列腺炎症、疼痛和Th17细胞比例。

5

5-HIAA补充及AHR抑制实验

探索5-HIAA缺乏是否参与HSD加重EAP,以及5-HIAA是否通过AHR发挥作用。

对EAP+HSD小鼠给予5-HIAA补充,并联合AHR抑制剂CH223191处理,评估前列腺炎症、疼痛、细胞因子和Th17细胞比例的变化。

6

体外Th17分化实验

验证高盐、5-HIAA和AHR对CD4+ T细胞分化为Th17细胞的直接影响。

分离小鼠或人naïve CD4+ T细胞,在Th17极化条件下培养,并给予HSD、5-HIAA和CH处理,通过流式细胞术和免疫荧光检测Th17细胞比例及RORγt表达。

7

机制验证:AHR与Sgk1启动子结合

验证AHR作为转录因子直接结合Sgk1启动子,调控SGK1转录。

通过ChIP-qPCR技术,在CD4+ T细胞中检测AHR与Sgk1启动子区域的结合,并通过qPCR检测Sgk1转录水平。

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SigmaF5881
IFN-γ ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0048c
IL-1β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0037
IL-17A ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0047c
TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
5-HIAA ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-0075c
抗小鼠CD4-FITC抗体BD553047
CD3e-APC抗体BD561826
IFN-γ-PE抗体BD562020
IL-17-PE抗体BD559502
抗人CD8-FITC抗体BD555634
CD3-APC抗体BD555342
IL-17-PE抗体BD560436
抗CD3e抗体Bio X CellBE0001-1
抗CD28抗体Bio X CellBE0015-1
抗IFN-γ抗体Bio X CellBE0055
抗IL-4抗体Bio X CellBE0045
IL-23重组蛋白NovoproteinCS31
转化生长因子-β1NovoproteinCA59
IL-6重组蛋白NovoproteinCG39
抗AHR抗体NovusNB100-128
抗SGK1抗体AffinityAF6789
抗FOXO1抗体AffinityAF6416
抗磷酸化FOXO1抗体AffinityAF3417
抗RORγt抗体AffinityDF3196
抗GAPDH抗体AffinityAF7021
甲硝唑Sigma--
氨苄西林Sigma--
硫酸新霉素Sigma--
5-羟基吲哚乙酸----
CH223191(AHR抑制剂)----
MoFlo XDP流式细胞仪Beckman Coulter--
小鼠naïve CD4+ T细胞分选试剂盒Miltenyi Biotec130-104-453
人naïve CD4+ T细胞分选试剂盒Miltenyi Biotec130-094-131
EZ ChIP试剂盒Millipore17-371
抗AHR抗体GeneTexGTX22769
SPSS 21软件IBM--

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
患者招募与评估
患者纳入和排除标准、饮食钠摄入评估方法、NIH-CPSI评分
阅读提示:Materials and methods: CP/CPPS patients and healthy men recruitment; Statistical calculation for the average daily intake of sodium
EAP小鼠模型建立
小鼠品系、免疫原(PAgs与CFA混合)、免疫时间点(第0和28天)、注射部位(尾根和足垫)
阅读提示:Materials and methods: Animal studies
高盐饮食处理
饲料中NaCl浓度(4%)、饮水中NaCl浓度(1%)、处理持续时间(6周)
阅读提示:Materials and methods: Animal studies
粪菌移植
抗生素清除方案(甲硝唑、氨苄西林、新霉素各1 g/L,2周)、移植方式(灌胃)、受体小鼠类型(伪无菌)
阅读提示:Materials and methods: Animal studies, 第二阶段
5-HIAA补充及AHR抑制
5-HIAA剂量(25 mg/kg/d)、给药途径(文中未明确说明)、CH223191剂量(10 mg/kg/d)、给药途径(腹腔注射)、给药时间(文中未明确说明)
阅读提示:Materials and methods: Animal studies, 第三、四阶段
体外Th17分化
抗CD3/CD28包被浓度(各10 μg/ml)、极化细胞因子组合及浓度、NaCl浓度(40 mmol/L)、5-HIAA浓度(10 mmol/L)、CH浓度(10 μmol/L)
阅读提示:Materials and methods: Isolation and differentiation of naïve CD4+ T cells in vitro
ChIP-qPCR
抗体(anti-AHR, anti-IgG)、试剂盒(EZ ChIP kit)、Sgk1启动子片段设计、PCR引物序列(Additional file 1: Table S2)
阅读提示:Materials and methods: Chromatin immunoprecipitation (ChIP)-quantitative polymerase chain reaction (qPCR)