科研快讯 | Nature子刊：微生物DNA积累促进肥胖小鼠胰岛炎症和β细胞异常

编译：微科盟索亚，编辑：微科盟索亚、江舜尧。

导读  

2022年1月28日，加州大学圣地亚哥分校Wei Ying团队等人在Nature Communications发表题为《Accumulation of microbial DNAs promotes to islet inflammation and β cell abnormalities in obesity in mice》的文章。各种来自微生物产物从肠道漏出，这会加重了肥胖患者的组织炎症和代谢紊乱。Vsig4+巨噬细胞是阻止细菌及其产物进入宿主组织的关键因素。然而，在与肥胖相关的胰岛异常发病机制中，胰岛Vsig4+巨噬细胞在微生物群落和β细胞之间关联的作用尚不清楚。在本研究中，我们发现细菌性DNA在肥胖者的β细胞中富集。含有肠道微生物DNA的细胞外囊泡（mEV）很容易通过肥胖者的肠道屏障并将微生物DNA传递到β细胞中，通过激活cGAS/STING导致炎症升高和胰岛素分泌受损。Vsig4+巨噬细胞通过C3依赖性的调理作用阻止mEV渗入β细胞，而Vsig4的缺失导致mEV处理后β细胞内微生物DNA富集。微生物DNA去除会减弱mEV效应。Vsig4+巨噬细胞的缺失导致β细胞中微生物DNA的积累，随后会导致与肥胖相关的胰岛异常。

论文ID

原名：Accumulation of microbial DNAs promotes to islet inflammation and β cell abnormalities in obesity in mice

译名：微生物DNA积累促进肥胖小鼠胰岛炎症和β细胞异常

期刊：Nature Communications

IF：14.919

发表时间：2022.01.28

通讯作者：Wei Ying

通讯作者单位：加州大学圣地亚哥分校

DOI号：10.1038/s41467-022-28239-2

结果

图1. 肥胖诱导含有微生物DNAd 细胞外囊泡（mEVs）的从肠腔渗漏到胰腺β细胞。（a）正常对照和2型糖尿病（T2DM）患者胰腺中胰岛素和细胞中细菌DNA的丰富度；左图为具有代表性的图像；右图为16s rRNA + 胰岛素 + 细胞数的统计数据，每个点代表平均值。正常对照3例，2型糖尿病患者3例，比例尺= 30 µm；（b）从消瘦或12周高脂饮食（12周高脂饮食）喂养的MIPGFP小鼠中分离出来16s rRNA在GFP +β细胞中的表达水平（n = 6）；（c）NCD WT和HFD WT小鼠血液中细菌DNA丰富度（n = 6）；（d）12周HFD小鼠血浆EVs或EV-free部分细菌DNA丰富度（n = 6）；（e）静脉注射PKH26标记的肠道EV 24小时后，NCD WT和12周HFD喂养的小鼠胰腺内16s rRNA和PKH26荧光的强度，比例尺 = 30 µm。 

           图2. Vsig4 +巨噬细胞阻断mEVs向胰岛β细胞的浸润。肥胖mEVs介导的小鼠GFP + β细胞内细菌DNA积累（a，n = 7 /组）；健康人胰岛Cd115抗体诱导巨噬细胞的损耗（b，n = 7）；（c）正常对照和2型糖尿病患者胰腺内16s rRNA和Vsig4的丰富度，来自正常对照（n = 3）和T2DM患者（n = 3）具有代表性图像,比例尺 = 30µm；肥胖mEVs体外治疗后，NCD Vsig4−/−（d，n = 8）或NCD WT胰岛（e，n = 7）内的细菌DNA水平；12周HFD喂养（f）或2周棕榈酸处理（g）后胰腺内的Vsig4丰富度；（h）肥胖mEVs处理的胰岛内的细菌DNA丰度（n = 8）；所有实验至少重复两次，结果相似，数据表示为平均值± SEM。

图3. 肥胖mEVs引起与肥胖相关的胰岛炎症和β细胞异常。（a）5周HFD WT和Vsig4-/-小鼠的葡萄糖刺激的胰岛素分泌（GSIS）水平（每组 n = 5）；肥胖mEVs处理对GSIS（b，n = 5）和NCD Vsig4-/-小鼠中与β细胞功能相关的关键基因的表达（c，n = 4-5）的影响；（d）肥胖mEVs处理4周后NCD WT小鼠的GSIS 水平（n = 7）；在用肥胖mEVs进行体外治疗后NCD WT（e，n = 4-6）或NCD Vsig4-/-（f，n = 7-8）小鼠胰岛的GSIS和细胞胰岛素水平；肥胖mEVs对健康对照（g，n = 8）和肥胖患者（h，n = 8）GSIS和细胞胰岛素含量的影响；所有实验至少重复两次，结果相似；数据表示为平均值± SEM。

图4. C3补体促进胰岛Vsig4 + 巨噬细胞捕获mEVs。（a）Pkh26标记的肥胖mEVs静脉注射后24h NCD C3/-小鼠胰岛内Pkh26荧光强度的变化，比例尺= 20µm；肥胖mEVs对NCD C3/-小鼠胰岛Il1b丰富度（b，n = 8）、胰岛巨噬细胞数量（c，n = 6）、GSIS水平（d，n = 8）、细胞胰岛素丰富度（e，n = 8）及胰岛素合成和分泌相关基因表达（f，n = 8）的影响；所有实验至少重复两次，结果相似；数据表示为平均值± SEM。

图5. 胰岛Vsig4+巨噬细胞对β细胞免受肠道mEV发病机制的影响；（a）肥胖mEVs静脉注射24h后，消瘦小鼠、白喉类毒素处理的Clec4fCre + DTR + （KC-KO）小鼠和Vsig4/-小鼠血浆16s rRNA丰度的qPCR分析（n = 6）；（b）肥胖mEVs对KC-KO消瘦小鼠胰腺16s rRNA基因表达的影响，比例尺= 20 µm；肥胖mEVs对KC-KO消瘦小鼠GSIS（c，KC-KO con，n = 8；KC-KO + Obese，mEVs n = 6）和胰岛Il1b丰度（d，n = 8）的影响；所有实验至少重复两次，结果相似；数据表示为平均值± SEM。

图6. 微生物源EVs诱导肥胖相关胰岛炎症及β细胞异常的致病作用。肠道EVs对NCD Vsig4−/− 小鼠GSIS（a，n = 5）和与β细胞功能相关的关键基因丰度（b，n = 5）的影响。肥胖mEVs、无菌肠道EVs（GF EV）或无DNA肠道EVs体外治疗后NCD Vsig4−/−胰岛GSIS水平（c，n = 7）和细胞胰岛素含量（d，n = 7）；所有实验至少重复两次，结果相似；数据表示为平均值± SEM。

图7. cGAS/STING通路的激活在肥胖mEVs诱导的胰岛炎症中起重要作用。（a）5周HFD WT和Vsig4−/−小鼠胰岛中cGAS/STING的丰度；（b）肥胖mEV处理4周后，NCD Vsig4−/−小鼠胰岛中cGAS/STING通路的激活；（c）肥胖mEV处理对Min6细胞cGAS/STING丰富度的影响；cGAS对肥胖mEV调节Min6细胞（d，n = 7）、肥胖小鼠胰岛（e，n = 8）或肥胖人群胰岛（f，n = 7）GSIS能力的重要性；（g）注射肥胖mEV的8周HFD cGAS−/−或WT小鼠的GSIS水平（n = 5）;（h）肥胖mEV处理4周后8周HFD STINGf/f或insre +STINGf/f小鼠的GSIS水平（n = 6）；所有实验至少重复两次，结果相似；数据表示为平均值± SEM。 

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