腸道微生物群落結構對于免疫代謝穩態十分重要，菌群異常與許多疾病有關。前人研究表明，嗜甲烷菌(McB)在體外與人類樹突狀細胞(DC)相互作用，調節T細胞反應，但McB在體內對宿主的免疫穩態及腸道菌群平衡有什么影響尚未研究清楚。

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2021年2月丹麥哥本哈根大學E. Lea團隊在Nature Communications雜志上發表題目為 Lysates of Methylococcus capsulatus Bath induce a lean-like microbiota, intestinal FoxP3⁺RORγt⁺IL-17⁺ Tregs and improve metabolism的研究成果，利用微生物組、非靶脂質組、短鏈脂肪酸靶向代謝組等技術探究了McB細菌提取物在高熱量飲食條件下改善肥胖和免疫代謝穩態的潛力。

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Lysates of Methylococcus capsulatus Bath induce a lean-like microbiota, intestinal FoxP3⁺RORγt⁺IL-17⁺ Tregs and improve metabolism

◆ 研究材料

嗜甲烷菌（Methylococcus capsulatus Bath, McB）全細胞裂解提取物；

WDREF小鼠：小鼠飼喂西方飲食（WD），飲食中添加19.5% (w/w)的酪蛋白；

WDCNTL小鼠：小鼠飼喂WD飲食，飲食中添加16.5% (w/w)的酪蛋白和3%堅果油；

WDMcB小鼠：小鼠飼喂WD飲食，飲食中添加19.5% (w/w)的McB全菌裂解物；

LFD小鼠：小鼠飼喂低脂飲食。

◆ 技術路線

16S rDNA測序、非靶脂質組、靶向短鏈脂肪酸

l 分析McB菌提取物對高熱量飲食下腸道菌群的影響

l 分析WD_McB飲食對腸道免疫特征的影響

l 評估WD_McB飲食對肥胖表型和NAFLD的影響

l 脂質組解析WD_McB飲食對肝臟脂質沉積的改善作用

l 探究WD_McB飲食與腸道免疫平衡和菌群平衡間的關系

◆ 研究結論

1. 添加McB菌提取物可逆轉高熱量飲食誘導的腸道菌群變化

已知膳食脂肪會引起小鼠腸道微生物組的改變，但不同蛋白來源對微生物組的調節作用仍不清晰。

菌群檢測結果表明，肥胖模型小鼠（WD_REF小鼠）與低脂飲食小鼠（LFD小鼠）相比， Parasutterella、副擬桿菌屬等有益菌豐度下調10倍，與肥胖相關的Desulfivobrio菌豐度顯著增高，厚壁菌門與擬桿菌門(F/B)比值上升4倍。

而WD飲食中添加McB菌提取物飼喂（WD_McB）后，小鼠菌群結構逐漸趨同于低脂飲食小鼠。

代謝組檢測發現WD_McB飼喂小鼠腸道內的短鏈脂肪酸顯著增加，這說明WD_McB小鼠從菌群結構到代謝功能都得到了顯著改善。

不同飲食下模型鼠菌群變化

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2. 飼喂WD_McB刺激腸道生成特異的調節性T細胞，抑制炎癥

作者分析不同飲食下，模型鼠小腸和大腸固有層組織中免疫細胞數量變化，ILC3細胞、NK細胞、(TCR)-γδ+ T細胞等在各組沒有差異，但WD_McB飼喂小鼠小腸和大腸中pTregs細胞數量較WD_CNTL對照組顯著升高了2-3倍。

這種調節性T細胞已被證明可以抑制腸道炎癥。進一步分析發現，WD_McB飼喂小鼠大腸中抑制炎癥的白介素IL-10豐度顯著增加，IL-10+陽性的T細胞數量也顯著增多。以上結果表明，飼喂WD_McB促進了小鼠腸道形成了抑制炎癥的環境。

不同飲食下腸組織免疫細胞特征及炎癥因子特征

3. 飼喂WD_McB緩解飲食導致的肥胖

在McB菌提取物的干預下，肥胖小鼠受損的葡萄糖調節發生逆轉，胰島素敏感性明顯改善。WD_McB飼喂小鼠較對照小鼠表現出更為穩定的體重、脂肪質量和瘦肉質量。

與WD_CNTL小鼠相比，WD_McB飼喂小鼠肝臟的脂肪化和肝細胞氣球化均有所減少，體脂量顯著減少，肝臟脂質堆積狀況也得到緩解。

WDMcB飲食干預緩解小鼠的肥胖表型

4. WD_McB小鼠肝臟脂質沉積和炎癥顯著改善

研究者利用脂質組學進一步解析了WD_McB飲食干預對肝臟脂代謝的改善作用。結果表明，WD_McB飲食干預小鼠的脂質有顯著恢復，更為接近低脂飲食小鼠；與WD_REF對照組相比，WD_McB干預組上調的脂質中有57%為奇數碳的脂肪酸鏈，而下調的脂質中80%為偶數碳的脂肪酸鏈（前人研究發現奇數碳鏈的脂質與胰島素抵抗和2型糖尿病呈負相關）。

此外，WD_McB小鼠NAFLD癥狀也顯著減輕，免疫組化顯示CD3+ T細胞和Ly6G+中性粒細胞顯著減少，血液中的IL-22、IL-18和IL-17水平升高，這反映了WD_McB小鼠肝臟免疫浸潤的降低。

肝臟脂質組分析和免疫特征分析

5. 飼喂WD_McB改善結腸粘液的產生，促進腸道微生物平衡

腸道免疫、粘蛋白分泌和共生微生物之間的動態平衡關系到腸道健康。WD飲食引起了小鼠結腸粘液分泌減少，中性粘蛋白、硫粘蛋白和唾液粘蛋白均持續下調。WD_McB飲食干預逆轉了結腸粘液分泌狀況，改善了腸道健康。

為評估腸道免疫特征與菌群變化間的關聯，研究者分析了適應性免疫缺陷的RAG2?/?小鼠對WD_McB飲食干預的響應。結果發現飼喂WD_McB飲食無法逆轉RAG2?/?小鼠在高熱量飲食下的腸道菌群變化，這說明WD_McB飲食是通過激活適應性免疫來改善菌群結構和肥胖表型的。

WD_McB飲食促進腸道粘液分泌和菌群平衡

◆ 結語

宿主和腸道菌群間的相互作用受飲食調節，并在免疫穩態中發揮關鍵作用。

本研究發現，在高脂高糖的西方飲食中添加McB菌全細胞裂解提取物，可以逆轉西方飲食引起的腸道微生物群的變化，改善NAFLD和肥胖表型。McB菌提取物改善了高熱量飲食下模型鼠的葡萄糖調節能力，減少脂肪沉積，減少肝臟免疫浸潤。WD_McB飲食促進了小腸和大腸組織中3重陽性 (Foxp3⁺RORγt⁺IL-17⁺) 調節性T細胞生成，增加了小鼠的抗炎活性。這些數據表明McB菌全細胞裂解液可以重塑肥胖小鼠的免疫表型和腸道菌群結構，具有改善免疫代謝穩態的潛力。