汇报人：LuYinLab硕士研究生二年级杨宇
自抗生素推出以来，抗生素尤其是广谱抗生素在全世界范围广为使用。此外，低剂量的抗生素在农业上的使用也有50多年了，所以我们日常生活中抗生素无处不在。然而，流行病学研究表明长期接触抗生素与发展性炎症疾病有潜在的相关性，包括免疫性疾病、炎症性肠病、腹腔疾病、食物过敏、哮喘和肥胖等。更有研究发现抗生素诱发的肠道微生物群的改变会影响炎症反应的发生发展。
尽管有相关调查性研究，但是抗生素所引起的肠道微生物群紊乱是如何增强的炎症反应的风险仍然未知。
这篇文章来自年7月《Gut》，IF：16.58
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研究假说的提出
广谱抗生素使用可以对肠道微生物群的生态平衡产生影响，进而促使炎症反应的发生。
实验模型的构建
C57BL/6小鼠抗生素联合给药（ABX）：μg氨苄青霉素，μg甲硝唑，μg新霉素和μg万古霉素进行灌胃给药。持续使用抗生素给药组：氨苄青霉素（1g/L）、甲硝唑（1g/L）、新霉素（1g/L）和万古霉素（mg/L）的饮用水14天进行造模。抗生素单独使用组：氨苄青霉素，链霉素，甲硝唑，环丙沙星，红霉素，新霉素或四环素μg，μg万古霉素，以及1mg的阿莫西林进行灌胃给药。
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抗生素使用诱导肠道微生物移位至肠系膜淋巴结促进肠道炎症反应
联合使用抗生素（ABX）四天后，炎性细胞因子CXCL1，IL-17和IFNγ水平显著上升增加，但是免疫抑制因子TGF-β或IL-10中没有显著性改变（图1A）。研究进一步发现ABX给药的小鼠中，炎症反应伴随着活细菌向肠系膜淋巴结（MLNs）易位，而在溶剂对照组则没有明显变化（图1B）。
研究问题的产生：既然肠系膜淋巴结（MLN）中出现了活细菌，那么这些细菌到底是从哪里易位过来的呢？对MLN、小肠（SI）、结肠（colon）中进行微生物宏基因测序，发现MLN内细菌的种类更接近于结肠中的细菌，而不是SI中的细菌（图1C-E）。SI与结肠所相连的是两个不同的淋巴结，在抗生素给药之后研究者使用染料在结肠以及小肠粘膜下层注射后用以区分SIMLNs以及结肠MLN，并检测其中细菌，SI中几乎没有细菌，结肠MLN还和之前结果一样，出现了活的细菌（图1G-H）。这些结果都指向性表明了MLNs中的菌群是来自于结肠的。
图一抗生素治疗诱导活结肠细菌转移到MLN并诱导炎症反应
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肠道微生物易位与杯状细胞及杯状细胞相关抗原通道（GAP）有关
既然细菌是从结肠中易位到MLN中的，那么第一步这些细菌是怎样易位到肠道上皮层呢？在肠道中，树突状细胞（DC）扮演着抗原呈递的角色，其可以通过破环肠上皮紧密连接并延伸树突对肠腔内容物进行捕获。但是DC跨上皮树突（TED）扩展的过程多数发生在SI中，而结肠段是没有这一TED稳定结构的。在使用CD11cYFP和CX3CR1GFP荧光小鼠进行抗生素给药后，在产生菌群易位这段时间内并没有形成TED，同时使用共聚焦显微镜对抗生素给药后的结肠隐窝进行观察也没有发现TED这一过程（图2A）。
同时，近期有研究显示结肠杯状细胞相关抗原传递（GAP）可以将肠道内容物传递给固有层中的树突状细胞，而且结肠中GAP这一过程与肠道微生物的感应有很大关联。研究者通过对Math1（结肠分泌上皮细胞发育所需的转录因子）进行敲除后，进行抗生素给药后，发现结肠MLN中的菌群易位没有出现，这一结果也证明了杯状细胞在菌群易位这一过程中的重要作用（图2B）。
为了进一步验证杯状细胞（GC）在菌群易位中的作用，研究者对粪肠球菌进行将其进行荧光标记，抗生素给药后，发现粪肠球菌在杯状细胞的有聚集，同时可以观察到在杯状细胞边缘出现了粪肠球菌（图2C-D）。至此，作者对结肠上皮细胞进行分类并将其分类，将其分为GC细胞以及其他上皮细胞，并发现只有抗生素给药组的GC中有活细菌（图2E）。
为了更好的了解GAP形成以及抗生素给药之间的关系，作者对这个过程进行了一个时效性的研究，结果显示，在给予抗生素治疗后的第二天GAP开始形成，在停止给予抗生素的第2天菌群开始易位到MLN（图2F）。有报道显示Myd88与结肠GAP的形成以及杯状细胞菌群的感应相关。研究者对小鼠中Myd88进行全身以及结肠中敲除后，在没有抗生素给药的情况下菌群出现易位至MLN中，同时结肠GC出现明显的GAP（图2G-H）。因此，当GC微生物感应被破坏时，在没有抗生素治疗的情况下，可以发生活细菌穿过上皮到MLN的易位。
图2活的共生细菌易位与结肠GCs和GAPs的存在相关联
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杯状细胞上Myd88依赖与非依赖性微生物感应信号调节肠道微生物易位至肠系膜淋巴结
至此，在确定肠道微生物如何从肠腔移至肠上皮层，那么又是怎样到达肠系膜淋巴结的呢？有报道显示在经过抗生素治疗之后CX3CR1+DCs可以携带外源病原体和非病原体到MLN。与此前的研究结果相一致，研究者观察到在抗生素治疗后，结肠MLN中CX3CR1+CD11b+CD-DCs的数量显着增加（图3A-B）。另外，在抗生素治疗之后，MLN中的大部分细菌是在在细胞内，并且分选cMLN中DCs发现活细菌几乎完全在CX3CR1+CD11b+CD-DC内（图3C-D）。
此外，研究者观察到在不存在CX3CR1+DC的情况下这些细菌向cMLN的易位消失了，而且在CX3CR1-/-小鼠中响应于抗生素治疗的结肠GAP的形成没有变化（图3E-F）。同时研究者使用荧光染色很容易观察到抗生素治疗后CX3CR1+APC与结肠GAP相互作用（图3G），进一步支持了CX3CR1+APC吞噬天然共生细菌并在抗生素治疗后将其转运至MLN。继续实验的验证表明CX3CR1+DC细胞与Myd88并没有直接的相关性（图3H-I）。
图3.Myd88依赖性和独立的微生物信号调节抗生素治疗后CX3CR1+DCs将活细菌运输至MLN
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抗生素诱发炎症反应需要杯状细胞参与及杯状细胞相关微生物抗原通道（GAP）的形成
图4.抗生素治疗后增强的结肠炎与GAP相关并依赖于GC
可以想象，一般抗生素的使用都是在有病原体感染的情况下，既然联合使用抗生素可以促进肠道内炎症的产生，那在治疗病原体产生的感染的同时抗生素的使用会不会进一步加剧炎症反应呢？与研究者所猜想的一致，在联合葡聚糖硫酸钠（DSS）结肠炎模型中促进结肠GAP形成和细菌向MLN的易位，致使小鼠具有更严重的体重减轻和病理表现（图4A）。
同时研究者观察到在给予ABX处理后联合使用DSS进行造模的小鼠与仅给予DSS的那些相比，不仅发生细菌的易位，以及减轻了更多的重量，并具有更差的病理学，具有更大的溃疡区（图4C-E）。在Math1敲除小鼠中，抗生素治疗没有恶化DSS结肠炎，与抗生素治疗后所见的结肠炎严重程度的增加一致（图4F-G）。
图4.抗生素治疗后增强的结肠炎与GAP相关并依赖于GC
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抗生素诱导杯状细胞抗原相关通道的开放导致肠道微生物的易位促进结肠炎症反应
图5.诱导结肠GAP和细菌易位的单剂量抗生素加重炎症反应和结肠炎以响应重合的上皮损伤
虽然说抗生素的使用与发展炎性疾病的风险增加有关，也仅仅是发现的抗生素某些类别有部分与所述疾病的风险的相关性强，而另一些与疾病的风险增加是没有关联的。研究者评估了9种常用的抗生素，氨苄青霉素、链霉素、甲硝唑、环丙沙星、红霉素、新霉素、四环素、万古霉素以及阿莫西林，这其中的6种在单独给药后发现增加了肠道炎症，以及GAP的形成和菌群的易位，以及在与DSS联合进行造模后发现更见严重的病理结果。
总结与亮点
本文研究揭示了在持续使用抗生素后，会导致肠道炎症的发生。在这一过程的起始阶段，通过抗生素的使用导致了菌群的紊乱，而在正常的情况下，部分菌群可以通过Myd88来抑制GAP的形成，从而抑制菌群的易位，但是由于抗生素的使用，导致菌群出现了紊乱，出现紊乱的菌群在抗生素停止使用后的恢复阶段，有部分与GAP相关的菌群并没有及时的恢复，导致GAP的存在，从而导致了菌群的易位。
本文的思路十分清晰，先是四个抗生素的联合使用以确保对肠道微生物的全方位抑制，继而实验观察出肠道炎症的发生，而肠道炎症的反应又与肠系膜淋巴结据有很大的关系，继而观察道肠系膜淋巴结中有活的细菌的存在。然后通过实验设计与反复验证，找出了细菌的来源，以及细菌是通过GAP这个过程进入到肠道上皮固有层，并通过DC吞噬并转运至肠系膜淋巴结。研究者继而又联想到抗生素的使用一般是与病原体的感染以及炎症的发生相关，进一步证明了，细菌的易位会导致更加严重的炎症。最后，通过单独抗生素的使用，证明了，GAP的形成以及细菌的易位也在单独使用抗生素后也会发生。
文章从一开始的验证猜想找到现象，到找到现象之后研究其发生的源头，继而继续深入的思考现象发生的并探索整个的具体过程，在证明之后，继续探讨其意义，以及对我们以后抗生素使用的建议。
参考文献：
KnoopKA,McdonaldKG,KulkarniDH,etal.Antibioticspromoteinflammationthroughthetranslocationofnative北京哪看白癜风好北京看白癜风疗效最好专科