研究旨在确定抗生素使用对肠道微生态组成、先天性免疫和结肠炎易感性的长期影响。上海新华医院消化内科葛文松

翻译/点评：上海交通大学医学院附属新华医院消化内科 葛文松

来源：医学界消化频道（CCCF—IBD学习驿站出品）

抗生素治疗可诱导小鼠粪便微生态菌群长久改变并预防结肠炎发生

Antibiotic Treatment Induces Long-lasting Changes in the Fecal Microbiota that Protect Against Colitis

Naomi L. Ward, Caleb D. Phillips, Deanna D. Nguyen, Nanda Kumar N. Shanmugam, k Yan Song, Richard Hodin，Hai Ning Shi, DVM, k Bobby J. Cherayil, k and Allan M. Goldstein

背景：宿主基因、免疫和肠道微生态之间的相互作用是炎症性肠病的发病的核心机制。既往以人群为基础的研究提示抗生素使用可增加炎性肠病的发病风险，但其具体机制不明。本研究旨在确定抗生素使用对肠道微生态组成、先天性免疫和结肠炎易感性的长期影响。

方法：抗生素处理组小鼠接受广谱抗生素（含氨苄青霉素，万古霉素，新霉素和甲硝唑）处理2周，对照组小鼠不接受任何抗生素处理。6周后采用流式细胞仪分析两组T细胞及T细胞亚群的免疫表型，并采用16sRNA基因测序法分析粪便微生态的组成。两组小鼠自第6周开始分别给予7天3%葡聚糖硫酸酯钠（DSS）以制备结肠炎模型，采用病理组织学评价两组结肠炎症程度。将两组小鼠的粪便作为供体分别移植至经抗生素清除肠道菌群小鼠肠道内，观察粪便移植后两组受体小鼠DSS制备结肠炎的易感性。同时从两组小鼠的的淋巴结和脾脏分离获得初始CD4T淋巴细胞，采用腹腔内注射法将CD4+T淋巴细胞分别移植至免疫缺陷Rag-12/2小鼠，比较两组结肠炎的严重程度。

结果：抗生素导致持续的肠道菌群组成改变（如梭状芽孢杆菌属丰度下降、毛螺菌科丰度增加），抗生素组处理2周后小鼠总T淋巴细胞、T淋巴细胞亚群发生变化，包括结肠固有层总T淋巴细胞和CD4 + T淋巴细胞的减少，但6周后总T淋巴细胞、T淋巴细胞亚群恢复正常。抗生素处理组小鼠DSS诱导的结肠炎组织学炎症评分显著低于对照组， 抗生素处理组小鼠的粪便移植后亦显著减轻受体小鼠的结肠炎组织学炎症评分，但抗生素处理组移植初始T细胞对受体小鼠的结肠炎组织学评分程度与对照组无差异。

结论：抗生素暴露可以预防结肠炎发生，该效应与抗生素处理后小鼠的粪便肠道菌群改变有关，进一步支持特定微生物群落对结肠炎保护作用。

述评

维持正常的肠道菌群对机体的健康非常重要。多个研究表明肠道菌群的紊乱可能扰乱机体正常的生理平衡，从而引发许多疾病，如炎症性肠病、肠道易激综合症、肥胖、糖尿病、心血管疾病以及过敏性哮喘等。因此，有关肠道菌群的研究逐渐成为了当今的一个热门研究领域。

炎症性肠病(IBD)是一种慢性难治性肠道炎症性疾病，其发病机制至今尚不明确。虽然目前尚未发现特异性细菌与IBD的发病相关，但随着现代微生物学的发展以及肠道菌群与IBD研究的进展，发现肠道菌群可能是参与IBD始动和持续的因素。肠道菌群参IBD发病机制可概括为肠道中有益菌与致病菌间的平衡被打乱且出现顽固性致病菌，肠道菌群生物多样性降低，导致肠道上皮渗透性增加，肠道细菌与免疫系统相互作用，从而发生细菌移位和产生一系列免疫应答反应，导致IBD发病。

抗生素暴露可改变肠道菌群。既往以人群为基础的研究提示抗生素暴露可增加炎症性肠病的发病风险，特别幼年时期抗生素的应用会严重影响肠道菌群的生态平衡，影响宿主代谢及免疫状态而导致炎症性肠病的发病风险增加。最新Meta 分析亦提示，抗生素的暴露会显著增加儿童患CD的风险增加（OR 2.75，95% CI 1.72～4.38）；甲硝唑（OR 5.01，95% CI 1.65～15.25）或者氟喹诺酮类抗生素（OR 1.79，95% CI 1.03～3.12）暴露与新发IBD具有强烈相关性。但抗生素暴露增加结肠炎发生具体的机制不明，抗生素暴露后对机体的免疫状态的改变亦不清楚。

本研究旨在明确抗生素治疗后导致的肠道微生态改变是否增加实验性结肠炎的易感性，以及确定这种结肠炎易感效应是直接与肠道微生态组成改变有关或与其介导的异常肠道免疫力有关。但本研究结果提示，抗生素暴露对DSS诱导的小鼠结肠炎却具有保护作用，这种保护效应与抗生素诱导的肠道微生态菌群组成改变有关，而与抗生素使用后的免疫状态无关，进一步分析肠道微生态特定菌群的改变有可能有助我们解释抗生素暴露预防结肠炎发生的机制，这为我们重新认识抗生素、肠道菌群、炎症性肠病之间的关系提供了新的视角。

Abstract

Background: The interplay between host genetics, immunity, and microbiota is central to the pathogenesis of inflammatory bowel disease. Previous population-based studies suggested a link between antibiotic use and increased inflammatory bowel disease risk, but the mechanisms are unknown. The purpose of this study was to determine the long-term effects of antibiotic administration on microbiota composition, innate immunity, and susceptibility to colitis, as well as the mechanism by which antibiotics alter host colitogenicity.

Methods: Wild-type mice were given broad-spectrum antibiotics or no antibiotics for 2 weeks, and subsequent immunophenotyping and 16S rRNAgene sequencing–based analysis of the fecal microbiome were performed 6 weeks later. In a separate experiment, control and antibiotic-treated mice were given 7 days of dextran sulfate sodium, 6 weeks after completing antibiotic treatment, and the severity of colitis scored histologically. Fecal transfer was performed from control or antibiotic-treated mice to recipient mice whose endogenous microbiota had been cleared with antibiotics, and the susceptibility of the recipients to dextran sulfate sodium–induced colitis was analyzed. Naive CD4+ T cells were transferred from control and antibiotic-treated mice to immunodeficient Rag-12/2 recipients and the severity of colitis compared.

Results: Antibiotics led to sustained dysbiosis and changes in T-cell subpopulations, including reductions in colonic lamina propria total T cells and CD4+ T cells. Antibiotics conferred protection against dextran sulfate sodium colitis, and this effect was transferable by fecal transplant but not by naive T cells.

Conclusions: Antibiotic exposure protects against colitis, and this effect is transferable with fecal microbiota from antibiotic-treated mice, supporting

a protective effect of the microbial community.

(Inflamm Bowel Dis 2016;22:2328–2340)

译者简介

葛文松，医学博士，上海交通大学医学院附属新华医院消化内科副主任医师，硕士研究生导师。现任中国医师协会肛肠分会炎症性肠病专业委员会委员，北京医学奖励基金会炎症性肠病委员会委员，上海市内科学会青年委员，上海消化学会青年学组委员，上海中西医结合消化专业委员会青年委员，上海市志愿者联盟首席医疗专家。曾在美国克里夫兰医学中心消化病院研修炎症性肠病诊治。擅长消化系统疾病的诊治，尤其擅长炎症性肠病等各种肠道疾病的诊治。