IF45.8!南京大学医学院“国自然”登顶《Science》:首次揭示溃疡性结肠炎全新机制!
肠道炎症元凶的“精准暗杀”手段曝光！🔍 最新研究发现，溃疡性结肠炎（UC）的幕后黑手竟是一种产气溶素的气单胞菌变体（MTB），它会悄悄“暗杀”肠道里的免疫卫士——组织驻留巨噬细胞，通过分泌气溶素特异性破坏巨噬细胞功能，瓦解肠道屏障防线，引发慢性炎症。
🧐南京大学等多团队联合攻关，通过对17例UC患者结肠组织分析、48例粪便样本筛选及动物模型验证，首次揭示MTB介导巨噬细胞耗竭是UC发病的关键机制，还证实抗气溶素抗体可有效阻断MTB的“暗杀”行动，为UC的精准诊断和靶向治疗开辟全新方向！🩺
《一种产生气溶素的气单胞菌变种可增加溃疡性结肠炎的易感性》
溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性、复发性的炎症性肠病，全球发病率持续上升。其核心特征是结肠黏膜炎症、溃疡形成和上皮屏障功能受损，但导致上皮屏障初始损伤的驱动因素一直不明确。
本研究创新性地将关注点从上皮细胞转向肠道固有巨噬细胞，提出巨噬细胞功能受损可能先于上皮炎症的假说。
人类样本：收集UC患者和健康对照的结肠组织及粪便，通过免疫组化、流式细胞术和Western blot分析巨噬细胞数量及分布。
细菌筛选：培养UC患者粪便细菌，测试其培养上清对巨噬细胞的毒性，并通过质谱鉴定关键毒素。
小鼠模型：使用化学（氯膦酸盐脂质体）或遗传（CX3CR1-iCre介导的巨噬细胞剔除）方法耗竭巨噬细胞，结合DSS（葡聚糖硫酸钠）或IL-10敲除小鼠诱导结肠炎。
分子机制：通过重组气溶素蛋白、基因敲除菌株（Δaer MTB）和抗体中和实验验证气溶素的作用。
检测技术：包括实时PCR检测MTB定植、单细胞RNA干扰筛选GPI锚定蛋白、以及单克隆抗体治疗评估。
图解摘要
研究团队首先观察了UC患者的结肠组织，发现一个关键现象：在尚未出现明显上皮损伤的“完整区域”，皮下巨噬细胞（CD68+标记）的数量显著减少（降幅达67%），而炎症性巨噬细胞和适应性免疫细胞（如B细胞）仅在已发炎区域增多【图1A-C】。这表明巨噬细胞的耗竭可能早于上皮屏障的破坏，是UC的早期事件。
为了验证巨噬细胞耗竭的功能意义，团队在小鼠模型中通过化学（氯膦酸盐脂质体）或遗传（CX3CR1+细胞特异性清除）方法耗竭结肠巨噬细胞。
结果发现，尽管巨噬细胞耗竭本身不引发自发结肠炎，但会使小鼠对低剂量葡聚糖硫酸钠（DSS）的损伤异常敏感，导致更严重的体重下降、结肠缩短和炎症细胞浸润（如B细胞增多和炎性因子上调）。这提示巨噬细胞屏障是抵御肠道刺激的关键防线，其缺失可能是UC的“导火索”【图1H-M】。
图1.溃疡性结肠炎（UC）患者结肠上皮固有巨噬细胞减少，且在动物模型中可导致对DSS的易感性
既然气溶素来自肠道菌群，那么是哪种细菌分泌的？研究人员从UC患者粪便中分离出五株能分泌气溶素的菌株，命名为Aeromonas sp. MTB（巨噬细胞毒性细菌）【图2A- D】。
体外实验显示，巨噬细胞对气溶素的敏感性比肠道上皮细胞高出20-80倍！这意味着气溶素能精准地攻击巨噬细胞，而不太会直接伤及上皮细胞【图2H, I】。这完美解释了为何在UC早期，巨噬细胞会先于上皮细胞受损。
通过培养和基因测序，他们从UC患者粪便中成功分离出了产生这种气溶素的细菌，并将其命名为巨噬细胞毒性细菌（MTB）。系统发育分析表明，MTB是气单胞菌属的一个新变种，与已知的维氏气单胞菌亲缘关系最近但又截然不同【图2J-L】。
图2.巨噬细胞对气单胞菌属MTB分泌的气溶素具有超敏反应
MTB能否在活体内复制人类UC的特征？团队发现，正常小鼠口服MTB后无法长期定植，但在抗生素（AVNM cocktail）或DSS预处理造成的肠道环境紊乱下，MTB能成功定植并持续存在。定植后的小鼠表现出进行性结肠炎：体重减轻、血性腹泻、结肠缩短，以及组织学上的隐窝扭曲和炎症浸润【图3A-D】。
免疫组化显示，MTB处理的小鼠结肠上皮下的CX3CR1+巨噬细胞几乎消失，而对照组巨噬细胞排列整齐【图3E-F】。病理切片显示，MTB组结肠有大量炎症细胞浸润、隐窝扭曲、脓肿形成，病理评分显著高于对照组【图3G-H】。若预先用Clod-Lip耗竭巨噬细胞，MTB就无法加重DSS诱导的结肠炎，说明MTB正是通过破坏巨噬细胞防线来诱发炎症【图3I-K】。
图3.MTB给药诱导了溃疡性结肠炎样表型及免疫应答
在IL-10敲除小鼠（易自发结肠炎模型）中，MTB同样加速了疾病进展，且这一过程不依赖DSS，凸显了MTB在遗传易感背景下的致病力。有趣的是，无菌小鼠中MTB不诱发结肠炎，表明其致病需要肠道菌群的协同作用【图3L-S】。
图3.MTB给药诱导了溃疡性结肠炎样表型及免疫应答
为确认气溶素是MTB的关键毒力因子，研究人员构建了气溶素缺陷的MTB突变体（Δaer MTB）。结果发现，Δaer MTB对培养的巨噬细胞完全无毒性【图4A-B】。
体内实验中，Δaer MTB处理的小鼠结肠上皮下巨噬细胞完好无损，结肠炎症状轻微，结肠长度正常，病理评分低；而野生型MTB处理的小鼠出现严重结肠炎【图4C-J】。
通过互补实验重新引入气溶素后，Δaer MTB恢复了诱发结肠炎的能力【图4L-P】。这充分证明：气溶素是MTB诱发UC的“致命武器”，没有它，MTB就无法破坏巨噬细胞防线。
图4.气溶素（Aerolysin）对结核分枝杆菌（MTB）诱导的巨噬细胞破坏及结肠炎具有不可或缺的作用
为验证MTB与UC的临床关联，研究人员检测了79例UC患者、430例健康人、38例CD患者的粪便样本。结果显示，72.15%的UC患者粪便中能检测到Aeromonas属细菌，而健康人仅为11.86%，CD患者仅2.63%【图5A】。地理分布覆盖中国12个省份，说明MTB与UC的关联具有普遍性【图5B】。
更直接的证据来自UC患者的结肠组织：免疫组化显示，40%的UC结肠组织中能检测到气溶素蛋白，主要分布在黏膜和肌层的CD68+巨噬细胞周围；而正常结肠组织中完全没有气溶素表达【图5C】。
Western blot进一步证实，UC结肠黏膜和肌层中存在气溶素蛋白，而正常组织中几乎检测不到【图5D-E】。这些临床数据为MTB与气溶素作为UC的生物标志物提供了有力支持。
图5.溃疡性结肠炎（UC）粪便中分枝杆菌（MTB）的存在及UC结肠组织中气溶素蛋白的检测
既然气溶素是关键毒力因子，中和气溶素能否治疗UC？研究人员探索了靶向治疗策略，用抗气溶素多克隆抗体预处理小鼠，再给予MTB。
结果令人振奋：抗体处理的小鼠完全没有出现结肠炎症状，体重稳定，DAI评分正常，结肠长度正常，病理评分低，上皮下巨噬细胞完好无损，炎性细胞因子表达与对照组无异【图6A-J】。这说明抗气溶素抗体能有效预防MTB诱导的结肠炎。
对于已建立的结肠炎，抗气溶素单克隆抗体也能起到缓解作用：治疗后小鼠的体重下降幅度减小，DAI评分降低【图6K-M】。虽然单克隆抗体的疗效不如多克隆抗体显著，但为UC的治疗提供了新方向——靶向气溶素的生物制剂。
图6.抗气溶胶素抗体减轻MTB诱导的结肠炎
Significance and Innovations 这项研究首次将Aeromonas sp. MTB及其气溶素毒素确立为UC发病的关键环境因子，揭示了“微生物-巨噬细胞-上皮屏障”的破坏轴心。不仅深化了对UC起源的理解，还提出了从诊断（检测MTB或气溶素）到治疗（抗体中和）的转化路径。未来，针对气溶素的策略或可弥补当前免疫抑制疗法的不足，为UC患者带来新希望。
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