炎癥性腸?。?/span>IBD）是一種復雜的胃腸道慢性炎癥性疾病。目前，全基因組關聯研究已經確定了IBD的風險位點。引人注意的是，工業化國家IBD發病率的增加以及移徙到疾病發病率較高地區的移徙者患病風險的增加提示，環境因素也是IBD易感性和嚴重程度的重要決定因素。然而，由于缺乏系統研究的平臺，對IBD相關環境因素及其影響疾病的機制的識別受到了阻礙。

本文中，作者描述了一種綜合系統的方法，結合公開可用的數據庫、斑馬魚化學篩選、機器學習和小鼠臨床前模型來識別控制腸道炎癥的環境因素。這種方法發現除草劑丙酰胺增加了小腸和大腸的炎癥。此外，還發現AHR-NF-κB-C/EBPβ信號軸在T細胞和樹突狀細胞中起作用，促進腸道炎癥，并且是丙酰胺的靶點?？傊髡唛_發了一種鑒別IBD和其他炎癥性疾病的環境因素和發病機制的方法。本研究于2022年十月發表在頂級期刊《Nature》IF：69.504。

技術路線：

主要實驗結果如下：

1、建立模型并篩選IBD影響因素

首先在斑馬魚(7d.p.f)中誘導IBD模型，并在72 h后對其進行病理評分，評估FICZ和iNOS對AHR激活的影響。并發現TNBS暴露伴隨促炎基因il17a/f、tnfa、ifng、il1b和nos2a的表達增加，而FICZ和iNOS處理改善腸道炎癥（圖1a-1d）。

隨后以圖1e的流程進行處理以篩選增強腸道炎癥的候選藥物。一IBD生物活性特征，建立一個RF模型，在ToxCast數據庫中識別預計會惡化腸道炎癥的化學物質，并使用RWR算法對它們進行排序，列出前20個化學物并對它們進行驗證（圖1f）。結果發現丙酰胺（Propanamide）處理濃度和IBD炎癥和腸道得分正相關（圖1g, h）。于是選擇它進行下一步研究，發現促炎基因的表達也隨著丙酰胺的濃度增加而增加（圖1i）。這些表明丙酰胺是增加斑馬魚腸道炎癥的物質。

圖1識別促進腸道炎癥的環境化學物質

2、在小鼠中驗證丙酰胺對IBD的影響

結果發現，在TNBS的作用想，丙酰胺暴露導致小鼠體重下降，腸長度變短，病理改變增強，炎癥因子的水平和促炎基因的表達升高等（圖2a-e）。提示丙酰胺促進小鼠腸道炎癥。通路分析發現與白細胞外滲、整合素信號和NF-κB激活相關的通路在TNBS+丙酰胺小鼠中上調。經分析后作者將NF-κB-驅動的C/EBPβ作為丙酰胺的候選作用機制位點。qPCR證實丙酰胺可改變Rela （編碼NF-κB的p65 亞基）和Cebpb的表達（圖2h）。隨后進行單細胞測序進一步挖掘丙酰胺作用機制，發現T細胞和樹突狀細胞（DC）在TNBS+丙酰胺小鼠中上調，并伴隨著NF-κB驅動的C/EBPβ促炎基因表達的上調和AHR信號的降低（圖2i-n）。最后，我利用抗CD3單克隆抗體誘導的T細胞驅動性腸炎模型，研究丙酰胺是否也促進小腸炎癥，事實證明，丙酰胺對小腸炎癥也有促進作用（圖2o-q）。

圖2丙酰胺鑒定腸道炎癥的調節因子

3、體外驗證丙酰胺對IBD的影響

接下來，作者通過常規的分子實驗證實丙酰胺在腸炎中的促進作用依賴于AHR信號通路（圖3）。

圖3 丙酰胺抑制AHR信號通路

4、丙酰胺通過C/EBPβ通路調控DC細胞參與IBD

前文提到，丙酰胺可作用于C/EBPβ通路并調控DC細胞。因此，作者最后探究了丙酰胺在C/EBPβ介導DC功能中的作用。如圖4a和b所示，C/EBPβ與Il1b、Il23和Tnf的啟動子結合，這些啟動子在DC中被丙酰胺激活。特異性敲低DC中的C/EBPβ導致小鼠的體重在腸炎誘導后的增加，腸的長度變長，病理得分下降（圖4c-e）。隨后單獨分析了cDC1和cDC2中炎癥通路情況，發現C/EBPβ缺失導致兩種細胞中促炎通路的激活都下調了（圖4f）。此外，研究發現丙酰胺處理T細胞后，C/EBPβ被招募到Ifng, Il12rb1和Rorc啟動子上，并且激活它們（圖4h, i）。相比之下，敲除C/EBPβ可降低小鼠TH1 / TH17極化，并抵消丙酰胺對其的促進作用（圖4j）。然后通過敲低C/EBPβ探究其對小鼠腸炎的影響，如預期地，敲低C/EBPβ可顯著增加小鼠的體重和腸的長度，降低病理得分和TH1 / TH17極化（圖4k-o）。

圖4 NF-κB-C /EBPβ信號通路促進促結腸T細胞應答

總之，本研究不僅建立了評估環境因子對IBD進展影響的模型，還通過該模型發現丙酰胺對IBD有促進作用，最后通過體內外實驗證實該促進作用依賴于NF-κB-C /EBPβ信號通路對結腸T細胞應答的促進作用。

參考文獻：

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