从TLR4/NF-κB信号通路初步探讨AI-2干预新生儿坏死性小肠结肠炎肠道菌群失衡及炎症反应的机制

Neonatal necrotizing enterocolitis(NEC) is refractory in clinical practice.The intestinal flora imbalance and intestinal toll-like receptor 4 (TLR4) mediated excessive immune response are important causes.The relationship between intestinal flora and immune response have not been clear, not to say the research on the key factors of them.On the basis of our initial research and other reports, Quorum-sensing (QS) signal molecule AI-2 can regulate multiple bacteria QS system,and then QS system could regulate bacteria and TLR4. This project chooses AI-2 as the target ,planning to further observe the bacterial communities diversity and concentration of AI-2 in faeces of NEC infants and control group by high-throughput sequencing and bioluminescence assay,so as to investigate the relationship between AI-2 and intestinal flora and incidence of NEC.Establish an animal model to confirm whether AI-2 could reduce inflammation response though inhibit TLR4/NF-κB signaling pathway. This project possibly reveals the key role of AI-2 in mediating intestinal flora of imbalance and excessive immune response, helping to reveal the pathogenesis and provide a new target for intervention with the NEC.

新生儿坏死性小肠结肠炎(NEC)是临床棘手问题，肠道菌群失衡和肠道Toll样受体(TLR)4等介导的过度免疫反应是其重要原因，其相互作用及调控机制尚不完全清楚，更缺乏关于能同时调控二者的纽带因子的研究。结合前期研究及相关报道，密度感应(QS)信号分子自诱导因子(AI)-2能调控多种细菌QS系统,而QS系统则能够同时调控菌群及TLR4等免疫系统；本项目以AI-2为靶点，采用高通量测序、生物荧光法检测NEC患儿与对照组患儿在病程各时期粪便菌群组成及AI-2浓度，探究AI-2与菌群失衡、NEC疾病过程的关系；建立动物模型验证，拟阐明AI-2对肠道菌群组成、NEC炎症反应的影响；通过对动物模型肠壁组织等的检测，明确AI-2是否通过抑制TLR4/NF-κB通路，减轻NEC的炎症程度。本项目将可能揭示AI-2在调控菌群失衡和肠道过度免疫方面的作用，将有助于阐明NEC发病机制，为NEC防治提供新的策略。

新生儿坏死性小肠结肠炎(NEC)是临床棘手问题，肠道菌群失衡和肠道Toll样受体(TLR)4等介导的过度免疫反应是其重要原因，其相互作用及调控机制尚不完全清楚，更缺乏关于能同时调控二者的纽带因子的研究。结合前期研究及相关报道，密度感应(QS)信号分子自诱导因子(AI)-2能调控多种细菌QS系统,而QS系统则能够同时调控菌群及TLR4等免疫系统；本项目以AI-2为靶点，采用高通量测序、生物荧光法检测NEC患儿与对照组患儿在病程各时期粪便菌群组成及AI-2浓度，探究AI-2与菌群失衡、NEC疾病过程的关系；建立动物模型验证。NEC组患儿急性期粪便AI-2检测值明显低于对照组和未使用抗生素组(P＜0.001)；并且，NEC患儿恢复期时AI-2检测值较NEC急性期明显回升(P=0.007)。肠道菌群方面，厚壁菌门在NEC急性期、NEC恢复期较对照组与未使用抗生素组有升高趋势，而拟杆菌门在NEC急性期、NEC恢复期有下降趋势，P>0.05；在属水平上，肠球菌属在NEC急性期和NEC恢复期较未使用抗生素组增高（P=0.0005）；狭窄梭菌属1比例在NEC急性期粪便中，较NEC恢复期、抗生素对照组、空白抗生素组明显升高（P=0.0005）。NEC动物模型实验中，NEC组小鼠肠壁组织出现明显坏死等，而对照组新生鼠肠壁组织完好，NA组（使用AI-2干预的NEC新生鼠）坏死情况介于对照组和NEC组新生鼠之间；在新生鼠肠组织免疫组化实验中，NEC组、NA组和对照组新生鼠肠组织TLR4、NF-κB表达较呈逐渐减低的趋势。提示AI-2干预可以降低新生鼠肠组织炎症反应和减轻坏死。在肠道菌群中，NA组小鼠肠道菌群狭窄梭菌属1菌属显著下降，而新生儿NEC急性期到恢复期肠道菌群变化也存在这一现象。.综上，本项目初步阐明AI-2与新生儿肠道菌群紊乱和炎症程度存在相关性，可能可以作为新生儿NEC病程中的动态监测指标；根据动物模型实验结果，我们推测：AI-2可能通过抑制狭窄梭菌属1及其相关代谢，下调TLR4/NF-κB信号通路，进而减轻NEC的肠道病理改变。