文章出处：RooksMG,VeigaP,ReevesAZ,LavoieS,YasudaK,AsanoY,YoshiharaK,MichaudM,Wardwell-ScottL,GalliniCA,GlickmanJN,SudoN,HuttenhowerC,LesserCF,GarrettWS.QseCinhibitionasanantivirulenceapproachforcolitis-associatedbacteria.ProcNatlAcadSciUSA.Jan3;(1):-.
研究背景
大肠杆菌是哺乳动物肠道中主要的革兰氏阴性需氧菌。与其他共生菌相比，大肠杆菌具有致病性，有粘附，侵袭和产生毒素的特点。炎症性肠病（IBD），包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC），是一种复发缓解型慢性炎性肠病。从CD患者的病变粘膜中分离出菌株LF82。LF82有致病性，可粘附并侵入肠上皮细胞（IECs）并在巨噬细胞内存活、复制。鞭毛是发挥致病性的关键机制，鞭毛基因fliC失活可抑制LF82侵袭并降低其粘附性。除了鞭毛和鞭毛蛋白，许多致病性大肠杆菌的毒性依赖于细菌中群体感应调节系统调节因子C（quorum-sensingE.coliregulatorC，QseC），它是一种组氨酸激酶——是细菌中双组分群体感应调节系统（QseB/C）的一个组成部分。宿主应激信号——儿茶酚胺（CA）、去甲肾上腺素（NE）和肾上腺素（EPI），在体外可诱导QseC介导的毒性，用QseC抑制剂LED阻断QseC信号传导可在体内减少革兰氏阴性菌的毒性。鉴于鞭毛在LF82毒性中的重要作用，作者假设靶向抑制QseC可降低其致病性，以评估QseC失活对LF82致病性的影响。
研究结果
QseC缺失抑制LF82的鞭毛表达和运动。
为了明确QseC是否调节LF82致病性基因，作者在野生型菌株和突变菌株中评估了儿茶酚胺介导的群体感应基因（QseB，QseC和QseE）的表达和与鞭毛激活，组成和运动有关的基因表达（flhC，flhD，fliA，fliC和motB）。突变菌株QseC缺失，QseB代偿性表达上调90倍。与鞭毛激活，组成和运动有关的基因表达在突变株中均下调。此外，与野生型菌株和QseC基因回补菌株相比，突变菌株上的鞭毛明显减少或完全缺失，并只有很小的运动直径，表明有运动缺陷。以上结果表明LF82通过QseC调节鞭毛基因和蛋白表达，QseC缺失可抑制LF82的鞭毛表达和运动（图1）。
QseC调节NE诱导的LF82鞭毛表达和运动。
QseC是细菌肾上腺素受体，可感应宿主应激分子NE，并激活级联信号诱导致病性基因表达。因此，作者在野生型菌株和突变菌株中评估了QseC失活对NE诱导的鞭毛基因表达的影响。结果发现NE可上调野生型菌株感应基因和鞭毛基因的表达，并以剂量依赖的方式增强了鞭毛介导的野生型菌株的运动，这种现象在突变菌株中未观察到。这些结果表明QseC可调节NE诱导的LF82鞭毛表达和运动（图2）。
QseC影响LF82在低复杂度菌群中的作用。
在SPF小鼠中，LF82定植不会改变细菌负荷、菌群组成或诱导肠道炎症，这表明在这种小鼠体内LF82定植是短暂的，不会激活健康宿主的先天性免疫应答。因此，作者选择了悉生小鼠（ASF）为LF82提供合适的定植环境，该种小鼠体内菌群复杂度较低，适合LF82定植，可用来评估QseC是否在LF82定植和持久性中发挥作用。为ASF小鼠口服接种个野生型菌株或突变型菌株的菌落形成单位（CFU）。通过微生物多样性分析发现，接种LF82野生型菌株的小鼠与接种突变型菌株的小鼠相比，肠道内LF82CFU较高，以上结果说明QseC缺失可能会阻碍LF82的定植能力和持久性，即使在最小竞争条件下。为了研究QseC是否与结肠炎有关，作者用硫酸葡聚糖（dextransulfatesodium，DSS）处理并接种LF82野生型菌株或突变型菌株于ASF小鼠复制结肠炎模型，结果发现QseC存在时可恶化结肠炎。DSS处理后，接种野生型菌株的小鼠比接种突变菌株的小鼠结肠炎更严重，表明QseC是IBD发病机制中重要的微生物靶点（图3）。
SPF小鼠中应用QseC抑制剂LED可减轻结肠炎症状。
既然QseC有助于LF82长久定植并加重结肠炎，那么应用QseC抑制剂LED是否可减轻结肠炎的症状呢，于是作者检测了抑制QseC对三种结肠炎模型的影响，每天为SPFT-bet-/-Rag2-/-，Il10-/-和DSS处理的WT小鼠喂养LED。结果发现LED治疗几乎完全预防了T-bet-/-Rag2-/-小鼠的结肠炎且降低了DSS处理小鼠和Il10-/-小鼠的疾病严重程度。结果表明在遗传和化学诱导结肠炎模型中LED可通过抑制QseC途径减轻疾病严重程度，并且不会直接影响肠腔内儿茶酚胺水平或宿主细胞的基因表达，可能通过中断细菌之间及细菌与宿主之间相互沟通的能力，反过来减弱细菌毒性和肠道炎症（图4）。
研究结论
QseC灭活可以降低LF82的毒力，致细菌鞭毛表达和体外运动能力下降，体内定植减少。将基于抑制QseC的IBD疗法扩展到三种临床前IBD模型，观察到QseC抑制可有效调节结肠微生物多样性并降低肠道炎症。作者的数据支持QseC介导的细菌信号在IBD发病机制中的作用，并表明抑制QseC可能是结肠炎一种有用的微生物靶向治疗方法。
校正：婧婧
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