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Immunity | 周嘉伟/宋昕阳/朱正江/陈晟揭示肠上皮多巴胺D2受体调控多发性硬化症

时间:2023-11-29 来源: 浏览:

Immunity | 周嘉伟/宋昕阳/朱正江/陈晟揭示肠上皮多巴胺D2受体调控多发性硬化症

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虽然肠道微生物群可以影响中枢神经系统(CNS)自身免疫性疾病,但肠上皮对中枢神经系统自身免疫的贡献尚不清楚。

2023年11月21日, 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、神经科学国家重点实验室周嘉伟研究员、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心宋昕阳研究员、中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心朱正江研究员与上海交通大学医学院附属瑞金医院神经内科陈晟教授 共同通讯在 Immunity (IF=32)在线发表题为“ Intestinal epithelial dopamine receptor signaling drives sex-specific disease exacerbation in a mouse model of multiple sclerosis ”的研究论文, 该研究发现肠上皮多巴胺D2受体(IEC DRD2)在多发性硬化症动物模型中促进了性别特异性疾病的进展。

雌性小鼠在肠上皮细胞中选择性缺乏 Drd2 ,在中枢神经系统中表现出迟钝的炎症反应,并减少疾病进展。相比之下,通过苯乙胺给药,IEC DRD2过表达或激活会加重疾病的严重程度。这伴随着溶菌酶表达和肠道菌群组成的改变,包括乳酸杆菌种类的丰度降低。此外,用N2 -乙酰赖氨酸(一种乳杆菌的代谢物)治疗可以抑制小胶质细胞的激活和神经退行性变。 综上所述,IEC DRD2过度活跃会影响肠道微生物丰度,并以女性偏倚的方式增加对中枢神经系统自身免疫性疾病的易感性,为中枢神经系统自身免疫性疾病的性别特异性干预开辟了未来的途径。

中枢神经系统(CNS)的自身免疫性疾病 ,如多发性硬化症(MS)、视神经脊髓炎(NMO)和神经性脊髓炎谱系障碍(NMOSD),以慢性和进行性神经炎症、脱髓鞘和神经退行性变为特征。这些疾病在发病率和临床特征上表现出强烈的女性偏见。女性患者往往发病率较高、起病早、复发频繁,而男性患者发病率较低、症状较严重、预后较差,尽管其临床症状和病理差异较大。 这种性别介导的中枢神经系统免疫反应差异的机制尚不完全清楚。
肠道菌群的改变在自身免疫中起着关键作用。 在实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)中,一种多发性硬化症的原型炎症动物模型,在疾病发生和通过肠-脑轴对药物治疗的反应过程中,肠道微生物群在起始阶段、效应阶段和调节阶段都是至关重要的。 然而,由于肠道微生物群组成存在显著的个体间差异,因此尚未建立一致的微生物群表型。
肠上皮细胞(IECs)沿胃肠道形成单细胞层。 作为肠道的防线,IECs将肠腔及其内容物与其他胃肠道组织分开。IECs还通过宿主与微生物群的相互作用,作为多种信号整合的中心,维持胃肠道稳态。与此一致,高达25% 73%的MS患者表现出肠道通透性增加。在EAE模型中也有类似的发现,表明IECs可能在疾病发展中发挥作用。 尽管在理解微生物群-脑轴方面取得了新进展,但IEC解除管制的机制及其对中枢神经系统自身免疫性疾病易感性和发病机制的贡献在很大程度上仍然未知。
机理模式图(图源自 Immunity 
多巴胺受体在调节中枢神经系统的运动控制、奖励、学习和记忆等功能中起着至关重要的作用。这些受体可分为两个亚家族,D1样受体和D2样受体。 后一个亚家族包括DA D2受体(DRD2、DRD3和DRD4)DA受体在大脑富含DA的区域非常丰富,但在外周组织和器官(如肠粘膜)中也以低表达存在,它们调节粘液分泌和肠蠕动。最近的证据表明,肠道DA受体可能参与MS的发病机制。某些细菌门类,如变形菌门和肠杆菌科,与MS或EAE的性别偏见有关。 这些细菌能够在体外产生代谢产物,作为D2样亚家族成员的激动剂,为D2样亚家族依赖性的IEC活性调节和相关的中枢神经系统自身免疫性疾病提供了分子基础。
该研究检测了IECs和微生物群如何促进EAE的发展。 研究结果显示,DRD2信号蛋白在IEC上的性别偏表达与女性EAE易感性增强相关,可能与人类MS相关。从机制上讲,肠上皮DRD2 (IEC DRD2)信号增强IEC的溶菌酶产生,从而改变肠道微生物群和微生物代谢物。特别是,鉴定了几种溶菌酶敏感的乳杆菌。乳酸菌分泌N2 -乙酰赖氨酸(NAL),可减轻中枢神经系统的EAE炎症。 该研究强调了IEC DRD2调节的IEC活性在调节肠道微生物群组成中的作用,这些肠道微生物群组成是促进中枢神经系统炎症和变性所必需的。
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、神经科学国家重点实验室周嘉伟研究员、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心宋昕阳研究员、中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心朱正江研究员与上海交通大学医学院附属瑞金医院神经内科陈晟教授为共同通讯作者;中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、神经科学国家重点实验室彭海蓉博士、中国科学院生物与化学交叉中心邱佳倩、上海交通大学医学院附属瑞金医院神经内科周勤明博士和中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)博士研究生张彧锴为共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金委员会、中国科学院、科技部、上海市科委/教委、广东省科技厅等的资助。
原文链接:
https://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613(23)00456-9

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