岩藻糖通过AHR/IL-22通路改善慢性结肠炎

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目的:有研究表明IL-22可以上调肠道上皮岩藻糖基转移酶2(FUT2),增加肠道的岩藻糖基复合物的合成,但是岩藻糖能否促进肠道IL-22的表达仍不清楚。本研究的目的是探讨岩藻糖能否缓解小鼠慢性结肠炎、促进小鼠结肠IL-22的增加和改善肠道多部位的菌群紊乱,以及其中的作用机制。方法:随机把C57BL/6小鼠分为4组:对照组(CON)、岩藻糖干预组(FUC)、慢性结肠炎组(DSS)和慢性结肠炎加岩藻糖干预组(DF)。造模过程中每日监测体重和疾病活动指数(DAI),在造模结束后取出小鼠结肠并记录长度,观测和比较4组的结肠组织学差异;收集各组小鼠结肠腔内容物、结肠黏膜、小肠腔内容物和小肠黏膜用于16S r DNA测序。使用q PCR检测结肠IL-1、IL-6、TNF-α、CXCL1、IL-22、FUT2、NOTCH、Hes、STAT5和CYP1A1的转录,ELISA检测结肠组织的IL-22表达,Western blot检测IL-1、IL-6、TNF-α、IL-22、FUT2、CYP1A1和细胞核内AHR的蛋白表达。从小鼠脾脏获取淋巴细胞,采用免疫磁珠分选的方式分离出其中的CD4+T细胞,分成对照组(Control)、岩藻糖干预组(Fucose)以及岩藻糖和AHR抑制剂CH223191同时干预组(Fucose+CH223191)。比较三组的IL-22、AHR和CYP1A1的水平。使用流式细胞术检测三组脾脏淋巴细胞的CD4+IL-22+细胞占比。从小鼠结肠提取出固有层单核细胞(LPMC),分为同样三组作干预。比较三组的IL-22、AHR和CYP1A1,以及CD4-RORγt+IL-22+细胞和CD4-RORγt+AHR+细胞的占比差异。结果:⑴DSS组小鼠相较CON组体重变化率下降,结肠长度显著减少,DAI以及组织评分升高,黏膜内大量炎症浸润,多处隐窝形态变形。岩藻糖可以显著改善DSS组的这些表现;⑵DSS组对比CON组CXCL1、TNF-α、IL-1和IL-6增高,岩藻糖减少DSS组结肠的这些趋化因子与炎症因子。DSS组相比CON组结肠IL-22和FUT2减少,岩藻糖可以显著增加DSS组结肠的IL-22和FUT2;⑶岩藻糖对DSS组小鼠的调控IL-22表达的转录因子NOTCH、Hes和STAT5没有显著影响,但是显著上调转录因子AHR的靶基因CYP1A1,也能增加细胞核内AHR蛋白;⑷岩藻糖增加CD4+T细胞的IL-22、核内AHR与CYP1A1,还能升高CD4+IL-22+细胞在脾淋巴细胞中的占比。CH223191减少Fucose干预的CD4+T细胞的IL-22,减弱AHR和CYP1A1的水平,减少CD4+IL-22+细胞在脾淋巴细胞中的占比;⑸Fucose可以上调LPMC的IL-22,促进AHR和CYP1A1的转录,同时扩大LPMC中CD4-RORγt+IL-22+细胞和CD4-RORγt+AHR+细胞的占比。CH223191抑制Fucose干预的LPMC的IL-22水平,降低AHR和CYP1A1的水平,显著降低LPMC中CD4-RORγt+IL-22+细胞和CD4-RORγt+AHR+细胞的比例;⑹在结肠和小肠的黏膜和腔内菌群中,岩藻糖增加慢性结肠炎小鼠的菌群多样性,使菌群结构向正常小鼠靠拢,调整菌门和菌属分布比例,改善部分菌属和菌群功能通路的含量。结论:岩藻糖通过上调IL-22改善小鼠慢性结肠炎。体外实验证明岩藻糖通过上调AHR来促进CD4+T细胞和ILC表达IL-22。岩藻糖还能改善慢性结肠炎状态下结肠腔内、结肠黏膜、小肠腔内和小肠黏膜的菌群紊乱。
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