Circulation：肠道微生物群可调节心肌梗死后的修复

肠道微生物群对宿主生理调节的影响最近引起了相当大的关注，尤其是在免疫系统和新陈代谢等关键领域。这些区域对于心肌梗死（MI）后的病理生理和修复也是至关重要的。然而，在MI的背景下肠道菌群的作用仍有待充分阐明。基于肠道微生物代谢物对宿主免疫的前人研究，我们假设这些代谢物可能是该研究团队观察到的肠道微生物群对免疫组成和梗死后修复的影响的基础。微生物作为一种重要的免疫调节剂，我们推测肠道菌群可能会影响心肌梗死后的修复效率。
为了验证以上假设和推测，台湾台北市中国科学院生物医学研究所谢清河研究员带领团队使用了抗生素诱导的失调模型来检验肠道菌群和免疫系统之间的联系。该项工作以“Loss of Gut Microbiota Alters Immune System Composition and Cripples Post-Infarction Cardiac Repair”为题发表在《Circulation》杂志上， IF：23.603分。
为了确定肠微生物群对心肌梗死后心脏修复的重要性。该研究团队使用最大剂量抗生素后， ABX组小鼠死亡率剧增， MI术后1周小鼠大量死亡。 ABX组死亡率与抗生素存在剂量依赖关系。形态学病理分析显示ABX组在MI后大量死亡是由左心室破裂导致的，此外心肌重量下降的也可能是死亡因素之一。同年龄雌性ABX组小鼠比雄性ABX组小鼠成活率高。 MI前进行粪便移植可使ABX组的MI成活率提高至67% 。以上发现表明肠道菌群在心脏修复过程中起着不可或缺的作用，特别是在梗死后的最初阶段，这对生存至关重要。

本文插图

肠道微生物群的预耗尽导致心肌梗死后的高死亡率
接下来的研究发现，在ABX组小鼠中，髓样细胞、巨噬细胞、中性粒细胞在MI前和MI后的各脏器中均呈现明显降低，菌群重构后可得到逆转。 ABX处理可使免疫细胞失衡，活体成像显示EGFP+细胞在梗死区周围急剧下降，菌群重构后可得到逆转。通过Raw264.7移植，可缓解ABX小鼠心梗后的高死亡率，即使MI后1天的Raw264.7移植，也可将生存率提高到64% ，且骨髓细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等可得到良好的恢复。 Raw264.7移植未能恢复CD4+Foxp3-T细胞、B细胞数量，但Treg细胞数量有不太明显的上升趋势。
这些发现表明，抗生素导致肠道菌群的耗尽可能对免疫系统的组成产生影响，特别是在骨髓细胞中，导致心脏修复受损和心肌梗死后死亡率增加。在以往的研究中发现ABX可致乙酸、丁酸酯和丙酸酯比例下降， MI前补充这些SCFA可提高小鼠存活率至50% 。补充SCFA加强了上皮屏障的紧密连接，然而SCFA未能改变脾脏、骨髓和外周血单核细胞比例。 SCFA的补充，足以恢复骨髓细胞比例，增加梗死区周围的CX3CR1-eGFP+细胞浸润。该课题组发现SCFAs是肠道微生物群调节免疫系统的关键执行器。重要的是，通过补充SCFA足以提高生存率，这些亚代谢物的缺失削弱了免疫系统和心肌梗死后的心脏修复。