Toll样受体调控的NLRP3炎症小体信号通路在脆弱拟杆菌防治NEC中的作用机制

Necrotizing enterocolitis (NEC) is a common serious disease in premature infants. Probiotics can prevent or lessen the severity of NEC, but the protective mechanisms are not largely unknown. We sepearate a non toxic Bacteroides fragilis (ZY312) in the previous study, and showed that there was a good effect on the prevention of NEC. The aim of this project is to investigate the molecular mechanism of ZY312 and its capsular polysaccharide (PSA) in inhibiting the activation and apoptosis of NLRP3 inflammasome by binding to Toll like receptors on intestinal epithelial cells. The establishment of Cronobacter sakazakii induced NEC animal model by using TLR9-/-, NLRP3-/- and TLR2-/- mice. In vitro and in vivo experiments, we analyzed whether ZY312 and PSA combined with TLR9 and TLR2 could down regulate the transcriptional activity of NF- κ B, inhibit the activation of NLRP3 i inflammasome, reduce the release of proinflammatory cytokines IL-1 β, induce Treg to produce IL-10, and lessen the damage of NEC on intestinal mucosa. Whether the absence of TLR9, TLR2 or NLRP3 attenuated the efficacy of ZY312 and PSA in the prevention and treatment of NEC. In this study, there are theoretical innovations in the study of the mechanism of the prevention of NEC, which will provide a theoretical basis for the clinical application of ZY312.

坏死性小肠结肠炎（NEC）是早产儿常见的严重疾病，死亡率高，益生菌可有效预防并缓解NEC，但作用机制未明。前期，我们分离到一株无毒脆弱拟杆菌（ZY312），预实验显示有较好的防治NEC效果，并抑制NLRP3的表达。本项目重点探讨Toll受体调控的NLRP3炎症小体信号通路在ZY312及其荚膜多糖PSA防治NEC中的作用机制。利用TLR9-/-、NLRP3-/- 和TLR2-/-小鼠建立阪崎克罗诺杆菌致NEC动物模型，体内、体外实验分析ZY312/PSA通过与TLRs的结合，是否下调NF-κB转录活性，抑制NLRP3的活化和细胞焦亡，减少促炎因子IL-1β的释放，诱导肠道Treg细胞的分化和IL-10的产生，减轻NEC对肠黏膜的损伤。明确缺失TLR9/2或NLRP3是否影响ZY312防治NEC的疗效。本研究在探讨脆弱拟杆菌防治NEC作用机制方面有理论创新，为ZY312的推广应用提供理论依据。

坏死性小肠结肠炎（Necrotizing Enterocolitis, NEC）是新生儿期常见且极为严重的胃肠道急症，在出生体重低于1500g 的早产儿中发病率约7%，病死率达20%~30%。引起坏死性小肠结肠炎病因很多，其中肠道菌群失调和致病菌感染是其主要发病原因。因此，尽早用益生菌活菌制剂替代抗生素治疗，调节肠道菌群，促进肠管发育成熟有望成为防治 NEC 的有效途径。本项目通过临床样本发现在NEC早产儿出现肠道菌群紊乱，拟杆菌丰度下降。通过构建新生鼠NEC模型，证实发生NEC会引起肠道菌群紊乱，同时引起肠组织炎症小体NLRP3相关蛋白的升高。项目通过建立培养组学技术，从新生儿粪便中分离多株人源性益生菌。利用分离的人源性益生菌脆弱拟杆菌ZY-312开展防治NEC实验，明确脆弱拟杆菌ZY-312通过调节肠道菌群、修复肠屏障、抑制炎症小体NLRP3的活化，减少细胞焦亡，从而调控NEC。为进一步探索NEC的发病机制，项目通过收集NEC早产儿粪便并进行代谢组学分析，发现在临床上NEC 早产儿粪便总胆酸含量显著低于非 NEC 早产儿，其中粪便中初级胆汁酸 TCDCA 含量上调，次级胆汁酸 TDCA 和GDCA 含量下调，说明 NEC 发生胆汁酸代谢稳态出现破坏。同时明确脆弱拟杆菌防治NEC的新机制：通过转化初级胆汁酸为次级胆汁酸，抑制 FXR 从而防治 NEC 的发生。本项目为脆弱拟杆菌的应用奠定理论基础，并初步明确FXR可能是防治NEC的新的治疗靶点。