Cur通过调节DCs和Treg的稳态,改善肠道菌群组成来改善DSS诱导的结肠炎的炎症损伤。
编译:微科盟郝恬,编辑:微科盟茗溪、江舜尧。
树突状细胞(DCs)和Treg细胞的异常极化、肠道菌群的失调是炎症性肠病(IBD)的典型特征。天然化合物姜黄素具有良好的抗炎特性。然而,姜黄素(Cur)是否能通过调节DCs、Treg和肠道菌群的稳态而有效改善IBD尚不清楚。在本项研究中,用姜黄素(100 mg/kg/d)灌胃7天治疗葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠结肠炎。结果表明,结肠重量指数显著降低,体重、结肠重量、结肠长度和结肠组织损伤均显著改善;Treg百分比显著增加,炎性DCs和促炎细胞因子显著减少,肠道菌群组成改善。此外,姜黄素还能抑制结肠炎小鼠PI3K/Akt信号通路的激活。这些数据表明,姜黄素通过调节DCs、Treg和肠道菌群来改善结肠炎,其机制与抑制PI3K/Akt通路有关。
论文ID
原名:Curcumin ameliorated dextran sulfate sodium-induced colitis via regulating the homeostasis of DCs and Treg and improving the composition of the gut microbiota
译名:姜黄素通过调节 DCs 和 Treg 稳态和改善肠道微生物群的组成缓解葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎
期刊:Journal of Functional Foods
IF:4.451
发表时间:2021.09.01
通讯作者:赵海梅、刘端勇
通讯作者单位:江西中医药大学
DOI号:10.1016/j.jff.2021.104716
实验设计
结果
DSS诱导的结肠炎是一种经典的动物模型,广泛用于探索IBD的发病机制,揭示药物医学机制,可为IBD治疗开发新的药物。目前的结果表明,与正常组相比,DSS组的老鼠表现出严重的临床症状,如便血、腹泻,伴有明显的体重减轻(图1A),结肠重量(图1B)、结肠重量指数(图1C)减轻以及结肠长度缩短(图1E和F)。为评价小鼠结肠组织的病理损伤,制备结肠组织病理标本,并用苏木精-伊红染色。根据组织学损伤评价标准,DSS组的结肠损伤评分明显高于正常组(图1D)。光学显微镜显示DSS组的病理情况(图1G1、G2、H1、H2),大量炎症细胞浸润结肠黏膜下层,大量隐窝消失,形成溃疡。一系列证据表明,小鼠结肠炎模型造模成功。重要的是,相比DSS组,DSS+Cur组和DSS+5-ASA组的体重(图1A)、结肠重量(图1B)显著升高、结肠重量指数(图1C)和结肠损伤评分(图1D)均显著降低,结肠长度也显著变长。Cur和5-ASA在宏观评价上的效果也很好,结肠黏膜基本完整,炎症细胞浸润较少(图1G、H、I和J)。以上结果表明,Cur能有效改善DSS诱导的结肠黏膜损伤。
图1 Cur改善DSS诱导的小鼠结肠炎的治疗评价。(A)体重,(B)结肠重量,(C)结肠重量指数,(D)结肠损伤评分,(E)肉眼观察结肠长度变化,(F)结肠长度,(G)结肠H&E染色(40×或100×)。G1、G2:正常组,H1、H2: DSS组,I1、I2: DSS +Cur组,J1、J2: DSS +5-ASA组。数据以平均值±标准误表示(n =8)。与正常组相比*P <0.05,**P <0.01,与DSS组相比#P <0.05。
在某些情况下,细胞因子是控制IBD炎症的开始、进展和结束的关键病理生理因素,如IL-1β、IL-2、IL-6、IL-9和IL-17A。小鼠结肠组织中的促炎细胞因子IL-1β(图2A)、IL-2(图2B)、IL-6(图2C)、IL-9(图2D)和IL-17A(图2E)在DSS组的表达明显高于正常组。重要的是,IL-1β(图2A)、IL-2(图2B)、IL-6(图2C)、IL-9(图2D)和IL-17A(图2E)在连续7天Cur和5-ASA治疗后显著降低。结果表明,Cur通过抑制促炎细胞因子的表达来减轻DSS诱导的炎症损伤。
图2 炎症因子在结肠炎小鼠结肠组织中的表达。(A)IL-1β表达,(B) IL-2表达,(C)IL - 6表达,(D) IL-9表达,(E)IL-17A表达。数据以平均值±标准误表示(n =8)。与正常组比较*P <0.05,**P <0.01,与DSS组比较##P <0.01。
肠道菌群失调是IBD的主要病因之一。所有样品在OTU水平上经过尺寸过滤、质量控制、Shannon指数曲线(图3A)后可以看出,每个样本获得的测序数据量足够大。随后,OTU水平上的维恩图分析(图3B)显示四组之间存在重叠;在正常组、DSS、DSS + Cur、DSS + 5-ASA组共鉴定出433、397、427和404个OTUs;在序列相似性为97%的截止条件下,各组间共有315个OTUs重叠(图3B)。为了确定哪些细菌被Cur调节,反过来干预结肠炎的疾病过程,我们分析了正常组、DSS、DSS+ Cur和DSS + 5-ASA组的肠道菌群组成。在属水平上的群落结构柱状图(图3C)分析显示,与正常组和DSS+Cur组相比,DSS组Akkermansia, norank_f_Lachnospiraceae,Corynebacterium_1,uncultured_f_Lachnospiraceae,Brachybacterium,Roseburia 和Alistipes的相对丰度降低, Lachnospiraceae_NK4A136_group,Bacteroides,Blautia,Prevotellaceae_UCG-001和Ruminococcaceae_UCG-014的相对丰度增加,在属水平上的热图(图3D)分析显示,与正常组和DSS+Cur组相比,DSS组Lachnospiraceae, Ruminococcaceae 和Prevotellaceae的相对丰度增加,Dermabacteraceae,Rikenellaceae,Sphingobacteriaceae,Desulfovibrionaceae,Peptococcaceae,Lactobacillaceae,unclassified_p_Firmicutes,norank_o_Gastranaerophilales和Alcaligenaceae的相对丰度降低。采用偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)和微生物区系分型分析的β-多样性分析方法对4组间的β-多样性进行方差分析。PLD-DA和分型分析(图3E和F)表明,物种分布在DSS组和DSS + Cur组与正常组距离较远,DSS + Cur组与正常组的距离小于DSS组与正常组的距离。这些发现提示姜黄素可改善结肠炎小鼠肠道菌群组成。
为了进一步研究姜黄素对结肠炎小鼠特定肠道菌群的影响,我们分析了正常组、DSS组、DSS + Cur组和DSS + 5-ASA组肠道菌群区别。属水平上的Kruskal-Wallis H 检验(图4A)显示显著降低了结肠炎小鼠中Sporosarcina,Alloprevotella,Ruminiclostridium,Pevotellaceae_UCG-001和norank_f_Ruminococcaceae的相对丰度,显著增加了Brevibacterium和Sphingobacterium的相对丰度。此外,与DSS + Cur组相比,秩和检验(图4B)显示DSS组中这些物种的相对丰度显著降低,包括Sporosarcina,Alloprevotella,Ruminiclostridium,Pevotellaceae_UCG-001和noranl_f_Ruminococcaceae,而norank_Bacteroidales_S24-7_group,Brevibacterium,Ruminiclostridium_6,Paenalcaligenes,Sphingobacterium和Lactobacillus显著增加。以上分析表明,Cur改善了结肠炎小鼠肠道菌群的多样性。
图3 Cur改善了结肠炎小鼠肠道菌群组成。(A)α -多样性分析:操作分类单元(OTU)水平上的Shannon曲线,(B)维恩图描述了每组中不同的OTU,(C)属水平的群落结构柱状图,(D) 24个物种属水平上的热图,(E)OTU水平的偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)得分,(F)OTU水平的分型分析。
通过属级网络分析的模型关联预测(图4C)显示,按加权程度排名前5位的物种在这4个类群中最短,包括Staphylococcus,Alistipes,Alloprevotella,Enteractinococcus和Dietzia。种水平上的系统发育树进化分析(图4D)表明,亲缘关系最密切的前5个物种为Lachnospiraceae_NK4A136_group,norank_Bacteroidales_S24-7_group,Bacteroides,Akkermansia和Staphylococcus。最后,根据蛋白相邻类的聚簇数据库(COG)、京都基因与基因组百科全书(KEGG)和KO注释,功能预测分析(图4E)显示,这些细胞的功能在功能未知、翻译后修饰、蛋白质转换、伴侣蛋白、细胞运动性、转录、脂质转运和代谢、碳水化合物转运和代谢的肠道多样性组成的统计差异方面扮演着重要的角色。这些发现揭示了从GM、信号转导和免疫细胞(DCs和Treg)之间的相互关系来探讨Cur在结肠炎治疗中的作用机制是一个可行的策略。
图4 Cur在属水平上调控结肠炎小鼠肠道菌群组成。(A) 4组在属水平上的差异分析,(B)DSS和DSS + Cur组在属水平上的差异分析,(C)属级网络分析,(D)属水平的系统发育树,(E)COG功能分析。
在目前的研究中,与正常组相比,DSS组的CD4+CD25+(图5A、B、C)、CD4+CD25+Foxp3+ (Treg)(图5A、B、D)、CD4+CXCR5+Foxp3+ (Tfr)(图5A、B、F)显著下调,CD4+CD44+IL-17A+ (Th17)细胞(图5A、B、E)水平较高。经过7天的Cur或5-ASA处理,外周血液的CD4+CD25+(图5A、B、C),CD4+CD25+Foxp3+ (Treg)(图5A、B、D)和CD4+CXCR5+Foxp3+(Tfr)(图5A、B、F)的百分比明显升高,Th17细胞水平(图5A、B、E)明显降低。这些数据提示Cur通过调节Treg/Th17细胞平衡来缓解DSS诱导的结肠炎。
进一步确定Treg亚群,通过流式细胞分析了PD-1和PD-L1在CD4+CD25+Foxp3+细胞表面的表达。与正常组相比,DSS组的CD4+CD25+Foxp3+细胞表面PD-1和PD-L1的表达降低。Cur和5-ASA处理7天后,PD-L1的表达显著增强(图6A、B、C),而PD-1的表达(图6A、B、D)没有显著改变(P > 0.05)。这些结果表明,Cur在DSS诱导的结肠炎中调控Treg的水平,这与PD-L1的表达密切相关。
图6 Cur调控结肠炎小鼠CD4+CXCR5+Foxp3+Treg上PD-1和PD-L1的表达。(A)外周血单核细胞(PBMCs),(B) CD4+T细胞中CD4+CD25+Treg细胞的比例,(C) PD-L1+Foxp3+CD4+CD25+Treg细胞比例,C1:正常组;C2:DSS组;C3:DSS + Cur组;C4:DSS + 5-ASA组;C5:PD-L1+Foxp3+CD4+CD25+Treg细胞比例统计分析,(D) PD-1+Foxp3+CD4+CD25+Treg细胞比例,D1:正常组;D2: DSS组;D3: DSS + Cur组;D4: DSS + 5-ASA组;D5:PD-1+Foxp3+CD4+CD25+Treg细胞比例统计分析。数据表示为平均值±标准误(n =8)。与正常组比较*P<0.05,**P<0.01,与DSS组比较#P<0.05,##P<0.01。
在特定炎症反应中,炎性DCs是树突状细胞从开始发展到成熟的一个重要亚群,近年来一直是人们共同关注的焦点。在本研究中,与正常组、DSS + Cur组和DSS + 5-ASA组相比,DSS组的CD11c+CD103+细胞(DCs)(图7A、B)的百分比显著降低,而CD11c+CD103+iNOS+ (iNOS+DCs)(图7A、B、D),CD11c+CD103+TNF-α+ (TNF-α+DCs)(图7A、B、E),CD11c+CD103+E-cadherin+细胞(E-cadherin+DCs)(图7A、B、F),CD11c+CD103+CXCR5+细胞(CXCR5+DCs)(图7A、B、C)在外周血的百分比显著增加。经过7天的Cur和5-ASA处理,iNOS+DCs(图7A、B、D)、TNF-α+ DCs(图7A、B、E)、E-cadherin+ DCs(图7A、B、F),CXCR5+DCs(图7A、B、C)在结肠炎小鼠外周血中的百分比显著降低。这些结果表明Cur能显著抑制结肠炎小鼠炎性DCs的极化。
以上结果表明,Cur可有效调节炎症DCs、Treg和GM,减轻结肠炎小鼠的炎症损伤。然而,Cur是否调节了GM、炎性DCs和Treg之间的相关性或一致性,目前尚不清楚。本文通过冗余分析/典范对应分析(RDA/CCA分析)和Spearman相关热图进一步分析其相关性。作为环境因素,采用CD11c+CD103+DCs)、CD4+CD25+(Treg)、iNOS+DCs、E-cadherin+DCs、Th17细胞分析与GM的相关性。基于RDA / CCA分析(图8A、B),DSS组的的CD11c + CD103 +DCs)(图8A)和Treg(图8B)与正常组、 DSS + Cur组、 DSS + 5-ASA 组在OTU聚类上的GM相反,而DSS组的iNOS+DCs、E-cadherin+DCs和Th17 cell(图8B)与GM相反。属水平的Spearman相关热图分析显示CD11c+CD103+(DCs) (图8C)与Alistipes正相关,与Alloprevotella负相关 ;CD4+CD25+Treg与norank_f_Bacteroidals_S24-7_group呈正相关,与Alloprevotella呈负相关;E-Cadherin+DCs与Alistipes和Alloprevotella呈负相关;iNOS+DCs与Brevibacterium和Brachybactrium呈负相关,和Ruminiclostridium呈正相关。
图8 RDA分析与Spearman相关。(A)基于距离冗余分析(db-RDA)图显示CD11c+CD103+DCs与微生物群结构的相关性,(B)基于距离冗余分析(db-RDA)显示Tregs、Th17、iNOS+DCs、E-cadherin+DCs与肠道菌群结构的相关性图,(C)结肠重量、CD11c+CD103+DC、CD4+CD25+(Tregs)、CD4+IL-17+(Th17)、iNOS+DC、E-cadherin+DCs、结肠重量指数和肠道菌群的Spearman相关热图。
PI3K/Akt信号通路是调节多种细胞活性的经典通路,包括Treg和DCs的极化。为了观察PI3K/Akt信号通路的状态,用Wb检测PI3K/Akt信号通路上游、核心和下游的表达。给予Cur或5-ASA 7天后,DSS组的结肠炎小鼠结肠粘膜上PI3K / Akt信号通路蛋白表达水平显著高于正常组、DSS + Cur组和DSS + 5-ASA组,包括p-PI3K(图9A和C),p-Akt(图9A和E),Raptor(图9A和F),Rictor(图9A和G),Rheb(图9A和J),C-myc(图9A和K),HIF1α(图9A和L)和Kif2α(图9A和O),但PI3K和Akt(图9 a和B)除外。与正常组、DSS + Cur组和DSS + 5-ASA组相比,其他蛋白如TSC1(图9A、H)、TSC2(图9A、I)、P70S6k(图9A和M)和4E-BP1(图9A和N)的表达在DSS组的表达显著降低。这些结果表明,Cur抑制了结肠炎小鼠中PI3K/Akt信号通路的激活。
讨论
Cur是一种无毒、便宜、易得的天然多酚,可用于有效安全的治疗或辅助美沙拉嗪(5-ASA)以缓解IBD的患者和动物的症状。众所周知,DSS诱导的结肠炎是经典的模型,成功率高,可以模拟人类UC的发病机制。在本研究中,Cur和5-ASA改善了DSS诱导的结肠炎小鼠的病理损伤,增加了体重和结肠长度,降低了结肠重量指数、病理损伤评分和促炎因子IL-1β、IL-2、IL-6、IL-9和IL-17A。近30年来,5-ASA已被广泛应用于UC患者的临床管理,并一直是生物学时代轻、中度UC患者的首选治疗方法。在化学诱导的结肠炎模型中,5-ASA在实验性结肠炎中表现出良好的疗效,常用来评价新药在溃疡性结肠炎中的疗效。我们的研究表明姜黄素对DSS诱导的实验性结肠炎有明显的缓解作用。
越来越多的证据表明,肠道菌群与流行性疾病有关,包括肥胖、癌症和IBD。从宿主和微生物的角度了解这一微生物器官系统的复杂性和生理功能,是探讨慢性IBD发病机制的必要条件。GM可以抗击病原体,调节免疫稳态,而GM失调可以直接或间接诱发炎症损伤。重要的是,在TNBS诱导的结肠炎和DSS诱导的结肠炎模型中,肠道菌群在IBD的开始和缓解中起着重要的作用,而无菌小鼠直到定殖肠道微生物后才发病。例如,将普通拟杆菌添加到从CD患者分离出的五种细菌诱导了HLA-B27转基因大鼠结肠炎。尽管GM诱导IBD的机制仍然不清晰,但人类IBD有一个有趣的现象:失去对肠道菌群的免疫耐受(即Treg的丧失)和识别特定的细菌抗原/分子模式。有趣的是,在结肠炎小鼠中,黏膜T细胞失去了对肠道细菌抗原的耐受性。此外,恢复肠道菌群的耐受性、益生菌及肠道菌群的正常组成已经被证明能通过抑制细胞因子和生长因子的表达,在IBD中起抗炎作用。
肠道菌群的组成在IBD的发病、活跃和缓解中起着关键作用。α多样性分析显示IBD患者肠道菌群失调,E. coli,Shigella,gamma-Amoeba和Staphylococci等有害菌丰度较高,Lactobacillus,Bifidobacterium和Phytophthora丰度较低。据报道,结肠炎小鼠肠道菌群结构受到干扰,Bacteroidetes,Alistipes,Lactobacillus,Bacteroidales_S24 - 7_group_unidentified和Prevotellaceae_UCG-001显著减少,Firmicutes、Oscillibacter和Ruminiclostridium显著增加。在实验性结肠炎中,KM小鼠肠道菌群的失调在第7天和第14天最为明显,Lactobacillus和Alistipes丰度下降,Streptococcus 和Shigella丰度上升。我们研究还发现了结肠炎小鼠中肠道菌群的不平衡,Akkermansia,norank_f_Lachnospiraceae,Corynebacterium_1,uncultured_f_Lachnospiraceae,Brachybacterium,Roseburia和Alistipes丰度降低,Lachnospiraceae_NK4A136_group,Bacteroides,Blautia,Prevotellaceae_UCG-001和Ruminococcaceae_UCG-014丰度增加。
值得注意的是,GM在维持肠道稳态方面发挥着重要作用。Bacteroides和Alistipes表现出促炎特性,过度富集可导致肠道黏膜损伤。相反,Lachnospiraceae_NK4A136_group表现出抗炎特性,促进肠道黏膜的修复。近年来的研究热点表明肠道微生物的组成的调节在UC治疗中起一个积极的作用。Pglyrp调节的肠道微生物Prevotella falsenii,Parabacteroides distasonis,Bacteroides eggerthii 和Alistipes finegoldii能改善小鼠的结肠炎。肉桂精油(CEO)治疗增加了Lachnospiraceae_NK4A136_group的相对丰度,修复了粘膜屏障,有效缓解了结肠炎。重要的是我们发现,Cur能改善结肠炎小鼠肠道微生物的多样性,在属水平上修复GM的平衡,降低Sporosarcina, Alloprevotella,Ruminiclostridium,Pevotellaceae_UCG-001和noranl_f_Ruminococcaceae的丰度,增加norank_Bacteroidales_S24-7_group,Brevibacterium,Ruminiclostridium_6,Paenalcaligenes,Sphingobacterium和Lactobacillus的丰度。
其次,我们发现Cur对实验性结肠炎的治疗作用与Cur的免疫调节作用密切相关,如抑制炎性DCs,抑制Th17的激活,促进Tregs的分化等。而且,这些效应与OTU水平上的GM是呈正相关的。因此,可以推测Cur通过调控GM调控DCs和Tregs。根据模型关联预测、功能预测和进化分析,Cur改善了DSS诱导结肠炎GM的多样性,这与Cur对细胞功能、分化、代谢和信号转导有关。尽管IBD的病因尚不清楚,但已经有人提出,多因素病因(如肠道菌群状态、免疫状态、以及肠屏障功能的完整性)既影响肠内稳态,也影响IBD炎症反应中不受控制的免疫介导的病理状况。在IBD发展过程中,通过监测来自食物和细菌的抗原来区分DCs,根据GM多样性和丰度的异常变化,将其视为异源抗原。DCs和/或Tregs是维持肠道稳态的重要因素,除了通过改变Th1/Th2/Th17平衡,通过扩大调节性T细胞来维持外周和粘膜耐受也至关重要。有趣的是,肠道共生菌群在塑造DCs功能和促进耐受性方面发挥着关键作用,而部分共生菌群(Bacteroides fragilis)促进了Foxp3+Tregs的发育。相反,一些共生体具有抑制Treg和促进Th17的能力。此外,CD103+CD11c+DCs诱导Foxp3+Tregs。值得注意的是,IBD的生理状态和发病机制以及DCs和Tregs之间的串联都与GM密切相关。因此,当总DC水平降低时,会降低免疫耐受,从而导致病理性的GM和/或异种抗原入侵炎症反应和损伤。此外,有研究表明炎性DCs从幼稚期到成熟期,TNF-α、iNOS、E-cadherin高表达,具有促炎作用,能诱导组织损伤。在本研究中,无论是OTU水平还是属水平,DSS都破坏了GM的结构平衡,破坏了肠壁的完整性。随着CD11c+CD103+DCs和Treg水平的降低,反过来抑制免疫耐受,促进IL-17或Th17细胞的增加。这些现象加剧了异常GM的入侵,异常GM对DCs和Tregs的相互作用形成恶性循环。部分DCs分化为炎性DCs,伴随着TNF-a、iNOS、E-cadherin、CXCR5的高表达,并诱导大量促炎细胞因子(IL-1β、IL-2、IL-6、IL-9、IL-17A),进一步加重炎症反应。更重要的是,Cur治疗7天后有效地改善了结肠炎小鼠的GM组成,上调了CD11c+CD103+DCs、CD4+CD25+Treg和Foxp3+Treg细胞的水平,下调了促炎细胞因子(IL-1β、IL-2、IL-6、IL-9和IL-17A)的水平。连续7天Cur处理后,CD11c+CD103+(DCs)、CD4+CD25+(Treg)、iNOS+DCs、E-cadherin+DCs、Th17细胞与相应肠道菌群在属水平上相关。这表明Cur通过调节肠道菌群的组成调节DCs和Treg的分化。此外,这也为我们提供了一个新的思路,即DCs和Treg之间的串联可能是通过肠道菌群实现的。
然而,实验性结肠炎小鼠的DCs和Tregs之间串联机制是否受GM的破坏尚不清楚。我们尝试通过分析PD-1和PD-L1在Tregs上的表达以及PI3K/Akt信号通路的激活来揭示这一点。众所周知Treg在维持免疫耐受中起着关键作用。除了在Tregs上表达Foxp3外,PD-1和PD - L1也在Treg中表达以维持免疫耐受。PD-1是一种跨膜分子,属于免疫球蛋白CD28超家族,在多种免疫细胞上表达,包括活化的T细胞和DCs,而PD-L1 (CD274或B7- h1)是属于B7家族的PD-1配体。PD-1/PD-L1轴在Tregs抑制功能的发展和维持中起着关键作用。有报道称PD-L1可诱导Treg细胞分化发育,而PD-1和PD-L1高水平表达则有利于Foxp3的表达和Treg的免疫抑制功能。PD-1/PD-L1轴还可促进Th1细胞向Treg细胞转化,或直接促进IL-10分泌抑制DCs成熟,从而建立免疫耐受。如图6所示,Cur上调了Foxp3+Treg上PD-L1的表达,进一步提高了免疫抑制功能,抑制了Th17水平。重要的是,PD-1与PD-L1在Treg发育和功能维持中相互作用,导致下游PI3K/Akt通路抑制。PD-L1通过上调磷酸酶和紧张素同源物(PTEN),下调Akt、mTOR和ERK2将初始的CD4+T细胞转化为Tregs。
PI3K/Akt通路可被多种因素激活,包括细胞因子和趋化因子,其在DCs和Treg的分化和增殖中发挥重要作用。在DCs中,PTEN作为PI3K/Akt信号转导通路的核心负调控因子,激活Akt激酶,阻断PI3K/Akt信号通路,促进DCs的成熟、迁移和存活。在Treg细胞中,被激活的PI3K/Akt信号通路强烈诱导Foxo1失活,进一步促进Th17细胞分化,抑制Treg细胞的免疫抑制功能。然而,PTEN在Treg细胞中有一个重要的作用,因为PTEN缺陷的Treg细胞CD25无法表达,也失去了控制T细胞激活和防止Tfh细胞积聚和自身免疫的能力。Gao等人证实PI3K/Akt/mTOR信号通路的激活在一定程度上抑制了Tregs的分化,促进了Th17细胞的分化。在这个过程中,Akt激活TORC1复合物,调控核糖体蛋白S6 kinase 1(S6K1或p70S6K)和真核细胞翻译起始因子4E-binding protein 1(4EBP1)。Akt也通过抑制TSC1/TSC2(结节性硬化症)激活mTOR信号。mTOR存在于两个不同的复合物中,mTORC1和mTORC2,它们分别调节蛋白质Raptor和Rictor。高表达的p-Akt促进mTOR的活化,进而激活Raptor和Rictor,最后刺激下游蛋白质,触发蛋白质合成、蛋白质翻译和基因转录;这些过程与细胞生长、凋亡和存活有关。
在本研究中,Cur处理后结肠炎小鼠p-PI3K、p-Akt、Raptor和Rictor的表达显著降低,TSC1和TSC2的活性提高。同时,Rheb、c-Myc、HIF-1α、Kif2α表达下调,p70SK6、4EBP1表达上调。DSS是一种化学半抗原,破坏结肠黏膜的完整性和GM的稳态,导致细胞因子风暴,并刺激和激活PI3K/Akt/mTOR信号通路形成免疫复合物。这些丰富的促炎细胞因子干扰DC,产生大量炎性DCs,Treg上PD-1和PD-L1的表达抑制了Treg的功能,最终导致结肠黏膜免疫反应异常,炎症损伤,形成溃疡。治疗7天Cur治疗后,通过抗炎、免疫调节和抗菌特性,DSS诱导的结肠黏膜炎症损伤得到有效缓解。因此,GM的稳态恢复,炎症刺激和PI3K/Akt信号通路受到了抑制。PI3K/Akt轴失活抑制Raptor、Rictor的表达,刺激TSC1、TSC2的表达,进而抑制Rheb、c-Myc、HIF-1α、Kif2α的表达,促进细胞生长。这些结果通过增强免疫耐受提高了DCs和Tregs的总体水平,直接增强了对GM紊乱的对抗。
综上所述,Cur通过调节DCs和Treg的稳态,改善肠道菌群组成来改善DSS诱导的结肠炎的炎症损伤。然而,在Cur干预的实验性结肠炎中调节机制是复杂的。因此,我们推测这一现象可能与抑制PI3K/Akt/Raptor/Rictor信号通路有关,恢复GM平衡,调整DCs,Tregs,GM三方间相互作用。今后,我们将通过生物学或细胞学实验继续研究Cur在DC和GM介导的Tregs之间的串联作用调节机制,但不局限于统计相关分析。我们还将在细胞和遗传水平上确定GM及其代谢物之间的串联机制以及DCs和Tregs之间的三方相互作用。
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