生物钟基因Clock在利福昔明治疗IBS中的免疫调节机制研究

Rifaximin can improve symptoms in IBS patients significantly, while the therapeutic mechanism remains incompletely defined. In our preliminary clinical study, we found that the sleep quality was improved in some patients after rifaximin treatment, and the circadian clock gene Clock was related to intestinal inflammation. Meanwhile, our previous studies have found that rifaximin can significantly inhibit the release of CCL20 in vitro. And in vivo, we found rifaximin can reduce CCL20 in PI-IBS mouse model. There was study showed that CCL20 expression was related to the activity of circadian clock gene Clock. Therefore, we speculated that rifaximin may influence the circadian gene Clock, thereby inhibiting the expression of CCL20 of IBS alleviating the intestinal immune activation. We will confirm this hypothesis from different levels including clinical study, animal experiment and in vitro cell experiment, to further clarify the targets of rifaximin and provide theoretical basis for clinical application of rifaximin.

临床研究发现利福昔明能显著改善IBS症状，但其作用机制仍待研究。我们初步临床研究发现，利福昔明改善IBS患者症状同时可以改善患者睡眠质量，临床标本中检测生物钟基因和肠道炎症程度的相关性发现，生物钟基因Clock与肠道炎症关系密切。同时，我们前期体外研究发现利福昔明显著下调肠上皮细胞中CCL20水平，且能够降低PI-IBS小鼠中CCL20的表达，改善肠道炎症，而肠道CCL20的表达受生物钟基因Clock活性调控。由此，我们推测利福昔明可能调控生物钟基因Clock活性，从而减少IBS肠道中CCL20表达，抑制肠道免疫激活。本课题拟从临床、动物实验、体外细胞实验三个方面出发，研究利福昔明是否通过调控生物钟基因Clock表达抑制IBS肠道免疫激活，进一步明确利福昔明的作用靶点，为临床用药提供理论依据。

背景：临床研究发现倒夜班人群IBS患病率较高，而IBS的病理生理学变化常涉及内脏敏感性改变。主要研究内容：本研究从动物水平、细胞水平及临床标本三方面探讨了昼夜节律紊乱对内脏高敏感、肠道屏障功能、肠道炎症水平及肠道菌群的影响；同时探究了利福昔明—一种选择性抗生素对该病理过程的干预效果。结果：昼夜节律紊乱增加了小鼠内脏敏感性，具体表现在PN组小鼠AWR评分增高，疼痛阈值下降，结肠肌条对乙酰胆碱反应性增加；动物及人体水平反映出昼夜节律紊乱破坏肠道屏障功能，增加肠道通透性；昼夜节律紊乱引起的内脏高敏感与肠道低级别炎症和上皮屏障功能相关，表现为PN组肠道炎症因子表达增加，并且小鼠疼痛阈值与炎症因子表达及肠道通透性呈负相关；利福昔明治疗可以改善昼夜节律紊乱所致的内脏高敏感、肠道屏障功能破坏及肠道低度炎症等状态；昼夜节律紊乱影响肠道菌群的组成及结构，并影响肠道菌群的功能。具体表现为PN组肠道菌群α多样性降低；NN组与PN组β多样性差异显著；不同水平上菌群相对丰度及LEfSe结果表明，昼夜节律紊乱改变了小鼠粪便中的细菌组成，导致有害菌增多，有益菌减少；昼夜节律紊乱所致丰度较高的菌在氨基酸、脂类、脂多糖的生物合成和代谢方面功能增加；昼夜节律紊乱通过影响肠道菌群导致内脏高敏感和肠道通透性增加。粪菌移植实验表明，移植了节律紊乱组小鼠的粪菌后，PF组小鼠也表现出内脏高敏感及肠道通透性增加，并且对粪菌移植后小鼠肠道菌群进行16S rDNA测序后发现，经粪菌移植处理后，昼夜节律紊乱引起的肠道菌群失调可水平传递给经抗生素预处理的小鼠，PF组小鼠肠道菌群同样表现出菌群结构及功能的改变，并与PN组菌群改变模式相似。科学意义：昼夜节律紊乱可产生与IBS病理生理相似的内脏高敏感，且内脏敏感性增高与肠道产生低度炎症及肠道黏膜通透性增加及肠道菌群紊乱有关，并且利福昔明可以改善昼夜节律紊乱导致内脏高敏感，因此靶向肠道菌群治疗可以有效改善昼夜节律紊乱所致的内脏高敏感。