吲哚/AhR通路调控肠道上皮细胞稳态在aGVHD发病中的作用及机制

Acute graft-versus-host disease (aGVHD) is an important factor affecting the outcomes of allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (allo-HSCT). Indole, one of the metabolites of intestinal commensal bacteria, play a key role in the maintenance of intestinal immune homeostasis under physiological and pathological conditions. However, the mechanism of action remains unclear. It is of great significance to clarify the role of indole in the pathogenesis of aGVHD. Our previous studies show that intestinal type 3 innate lymphoid cells (ILC3s) can secrete IL-17 and IL-22, which could defense infection and promote intestinal epithelial cells (IECs) homeostasis. And AhR, a transcription factor of ILC3s, has a potential to bind indole. On this basis, we put forward the hypothesis that “indole might maintain IECs homeostasis by activating ILC3s”. In this study, we will establish allo-HSCT mouse model, then observe the role of indole in ILC3s proliferation and activation, and finally illuminate the mechanisms of indole/AhR regulating IECs homeostasis by activating ILC3s in the development of aGVHD. Our study will deepen the understanding of the protection role of intestinal flora metabolites in aGVHD, and may provide new ideas for the prevention and treatment of aGVHD.

急性移植物抗宿主病（aGVHD）是影响异基因造血干细胞移植（allo-HSCT）疗效的重要因素。肠道共生菌代谢产物吲哚在生理和病理条件下，肠道免疫稳态维持中起关键作用，然而，其作用机制尚不清楚。明确吲哚在aGVHD发生中的作用及机制具有重要意义。我们前期研究表明，肠道3型天然淋巴细胞（ILC3s）可分泌IL-17和IL-22，两者分别具有抗感染和促进肠道上皮细胞（IECs）修复的作用，ILC3s的转录因子AhR具有结合吲哚的潜能。在此基础上，我们提出“吲哚通过活化ILC3s维持IECs稳态”的假说。本项目拟以小鼠allo-HSCT模型为研究对象，以吲哚为研究中心，观察吲哚在ILC3s活化和增殖中的作用，明确吲哚/AhR通路对损伤IECs的修复作用及其在aGVHD发生中的作用机制。如期完成后有望加深对肠道菌群代谢产物在aGVHD发生中作用的认识，并可能为防治aGVHD发生提供新的思路。

移植物抗宿主病（GVHD）是影响异基因造血干细胞移植疗效的重要因素。肠道共生菌代谢产物吲哚在生理和病理条件下，肠道免疫稳态维持中起关键作用，因此明确吲哚在GVHD发生中的作用及机制具有重要意义。按照课题计划，本研究完成了以下工作。1. 抗生素环丙沙星（CPFX）用药影响小鼠肠道完整性且具有剂量依赖性。高剂量CPFX引起小鼠体重下降，肠道凋亡细胞增多，紧密连接蛋白减少，抗菌基因减少，增加肠道IL-1β水平，降低十二指肠中IL-17A水平但增加结肠IL-17A水平。CPFX处理迅速降低吲哚水平，且高剂量CPFX组需要更长的时间来恢复吲哚水平。丁酸和戊酸在CPFX处理后第1天迅速下降。关键菌群丰度、吲哚、丁酸浓度都与CPFX处理紧密相关。2. 辐射处理破坏小鼠肠道屏障且具有剂量依赖性。辐射主要影响肠道P38 MAPK通路而非ERK1/2 MAPK通路。4gy辐射后IL-17/AhR表达水平在第10天高于第5天。8gy辐射显著性破坏肠道屏障，破坏乙酸和戊酸水平且短时间内难以恢复。3．吲哚/AhR信号通路调节小鼠aGVHD发生。适量的吲哚可延长GVHD小鼠生存率，减少GVHD临床评分，改善结肠状态，增加小肠绒毛长度和隐窝潘氏细胞数目。吲哚影响脾脏、小肠和结肠的TH细胞亚群百分比和DC细胞活化，增加小肠和结肠组织中Treg IL-10表达。吲哚灌胃增加粪便中吲哚、丁酸和戊酸浓度，但对丙酸影响较小。另外，以肠道菌群为研究中心，探讨了骨髓间充质细胞和内皮前体细胞联合输注对移植小鼠损伤肠道的修复作用及对菌群多样性的影响。以GVHD为中心，探索了NLRP3炎性复合体在肝脏GVHD发病中的作用，分析了TIRC7调控小鼠GVHD的作用机制。研究意义：本研究从移植预处理和移植后外源吲哚干预两个大的方面，阐述了肠道菌群多样性、结构组成及代谢产物在GVHD发生中的作用，提示维持肠道稳态可能是一种极具前途的防治GVHD的方法。