具核梭杆菌编码FomA蛋白参与IBS肠屏障-粘膜免疫异常的机制研究

Irritable bowel syndrome is a functional gastrointestinal disease with unclear pathogenesis. The IBS patients’ gut microbiota as a whole contributed to the intestinal barrier disruption and micro-inflammation. The unknown is which strains or proteins of the huge metagenome is more critically pathogenic. In this protocol, we summarized our previous findings and proposed that: 1) the Fusobacterium nucleatum (FN) over proliferated in the IBS microbiota, 2) the FomA protein, along with other FN virulence factors, might regulate the innate lymphoid cell group 3 (ILC3) via the TLR2 receptor, 3) the decreased IL-22 or increased pro-inflammatory cytokines leads to intestinal barrier disruption and abnormal mucosal immunity. We have cloned the FomA protein and plan to further validate the this hypothesis using multiple methods including flowcytometry, immunohistochemistry, high-through sequencing and IL-22 selective knock mice model. This study will clarify the goal of microbiota modification, provide new therapeutic target, and lay the theoretic found of gut microbiota.

肠易激综合征（IBS）是一种发病机制不完全清楚的功能性胃肠病。IBS患者的肠道菌群整体上参与了肠屏障的破坏和肠道微炎症，但庞大的宏基因组中具体哪种细菌或蛋白存在致病性尚不清楚。本研究中我们结合前期工作基础，提出部分IBS患者肠道菌群中存在具核梭杆菌的异常增殖，其表达包括FomA蛋白在内的毒力因子，可能通过TLR2调节肠道ILC3细胞的数量或功能，降低IL-22的分泌和/或增加促炎因子的表达，进而导致IBS患者肠屏障受损和粘膜免疫异常。本研究将在克隆FomA蛋白的基础上，通过流式细胞术、免疫组化、高通量测序等多种研究方法，结合IL-22选择性敲除小鼠模型，验证上述假说。本研究将明确IBS肠道菌群调节的目标、提供新的治疗靶点、奠定新的肠道菌群理论基础。

肠易激综合征（Irritable Bowel Syndrome, IBS）是最常见的一种功能性胃肠病，以腹痛、腹胀或腹部不适，伴有排便习惯，如频率和（或）粪便性状改变等为主要临床表现，该疾病严重影响患者生活质量，且会加重经济负担。本研究发现母婴分离内脏高敏感模型大鼠肠道中聚合梭杆菌增加，且灌胃聚合梭杆菌可增加母婴分离鼠的内脏敏感性，但其机制不清。本研究中发现腹泻型肠易激综合征患者肠道菌群的α多样性显著降低，菌群中Fusobacterium属微生物显著增加，且IBS-D患者中Fusobacterium的丰度与抑郁自评量表的分值呈正相关；动物研究发现，具核梭杆菌灌胃后，小鼠结肠ILC3细胞分泌IL22均显著升高；进一步的，外源表达纯化了来源于Fusobacterium中的FomA蛋白，体外研究表明，FomA处理的结肠ILC2分泌IL5和IL13水平呈现梯度下降，提示FomA蛋白可能具有抑制ILC2的作用；在此基础上，本研究利用单细胞测序对人肠道ILC细胞进行了测序分析，研究发现小鼠和人类ILC细胞存在不同，人类肠道中存在共表达ILC2和ILC3标志物的一类ILC细胞，且在不同肠段均有分布，而小鼠肠道中ILC不存在这一现象，进一步分析发现存在ILC1-NK极和ILC2-ILC3极，以及两极之间的过渡态细胞，这反映了ILCs的可塑潜能，也暗示聚合梭杆菌FomA蛋白可能通过影响ILC2-ILC3极化参与IBS的发生。本研究为肠易激综合征的发病机制研究提供了新的方向。