山东大学Cell子刊论文揭示乙肝治疗新突破- 大数跨境

全球生物科技

2024-11-15

导读：益生菌及其代谢产物亚精胺增强IFN-γ+CD4+ T细胞免疫，抑制乙型肝炎病毒

2016年，世界卫生组织（WHO）提出了消除病毒性肝炎的目标——到2030年将乙型肝炎的发病率降低95%，将死亡率降低65%。乙肝患者抗病毒治疗的理想目标是实现功能性治愈，其特征是对乙肝病毒DNA的持续抑制以及血清乙肝表面抗原（HBsAg）的消失。但不幸的是，实现慢性乙肝感染的根治非常困难，即使经过长期治疗，目前的抗病毒药物对乙肝的治愈率也只有5%

2024年11月12日，山东大学齐鲁医学院马春红、李春阳、梁晓红等人在 Cell 子刊 Cell Reports Medicine 上发表了题为：Probiotics and their metabolite spermidine enhance IFN-γ+CD4+ T cell immunity to inhibit hepatitis B virus（益生菌及其代谢产物亚精胺增强IFN-γ+CD4+ T细胞免疫，抑制乙型肝炎病毒）的研究论文。

其研究表明：共生微生物及其代谢产物在慢性乙型肝炎病毒（HBV）感染的功能性治愈中的治疗潜力令人期待，功能性治愈是指乙型肝炎表面抗原（HBsAg）丧失。本文通过使用特定病原无菌和无菌小鼠模型，报告了益生菌显著促进HBsAg的下降并抑制HBV复制，其机制通过增强肠道稳态并激活肝脏内IFN-γ+CD4+ T细胞免疫反应实现。CD4+ T细胞的消耗或IFN-γ的阻断会消除益生菌对HBV的抑制作用。具体来说，益生菌来源的普鲁巴胺在肠道中积累并运输到肝脏，在肝脏中表现出类似的抗HBV作用。机制上，普鲁巴胺通过自噬增强IFN-γ+CD4+ T细胞的免疫功能。令人瞩目的是，益生菌在HBV患者中的应用显示出加速血清HBsAg下降的初步趋势。总之，益生菌及其来源的普鲁巴胺通过自噬增强IFN-γ+CD4+ T细胞免疫功能促进HBV清除，突显了益生菌和普鲁巴胺在HBV患者功能性治愈中的治疗潜力。

BLE的积累有助于小鼠HBV清除

为了评估肠道微生物群是否参与BLE介导的HBV抑制作用，研究人员收集了PBS或BLE处理的HBV携带小鼠的粪便（供体小鼠）。随后，进行了粪菌移植（FMT）实验，接收小鼠通过14天抗生素混合物（ABX）处理进行肠道灭菌，并在5周龄时通过高剂量的HBV感染（HDI）建立HBV模型（图2E）。如图2F-2H所示，来自BLE小鼠的粪菌移植（FMT-BLE）显著促进了接收小鼠的HBV清除，与接受对照粪菌移植（FMT-Control）的鼠相比，接收FMT-BLE的小鼠血清中的HBsAg和HBV DNA水平明显下降，肝脏pgRNA表达也减少。同样，FMT-BLE小鼠中HBsAg阳性小鼠的比例明显低于FMT-Control小鼠。

为了进一步验证BLE在HBV清除中的直接作用，研究人员将无菌小鼠（GF小鼠）纳入研究，通过HDI建立HBV模型后，给予益生菌治疗。与SPF小鼠的结果一致，补充BLE显著增加了GF小鼠粪便中的BLE数量，并降低了血清中的HBsAg、HBV DNA和肝脏pgRNA的水平。综合来看，这些数据表明，BLE的积累有助于小鼠HBV的清除。

研究报告指出，生物活性多胺可以通过一个涉及两种细菌群体合作的混合系统生产，并且这种过程会受到环境酸化的触发。在这个系统中，BLE中的三种益生菌之一的肠球菌（E. faecalis）作为精氨酸脱亚胺酶系统（agmatine deiminase system）发挥作用，促进了多胺的生产，这一过程由具有酸耐受系统的细菌合作完成，该系统包括精氨酸脱羧酶（AdiA）和精氨酸-精胺反向转运蛋白（AdiC），例如大肠杆菌（E. coli）和长双歧杆菌（B. longum）。因此，研究人员假设BLE小鼠肝脏中增强的SPD（精胺）水平可能归因于BLE的积累。为了解决这一问题，研究人员首先使用传统的细菌培养方法获得培养上清液并检测SPD浓度。研究人员发现，在pH 5.0的精氨酸含量培养基中，培养的BLE比在pH 7.0条件下产生显著更高的SPD水平。此外，给予BLE处理的小鼠在粪便、肝脏组织和血清中产生的SPD水平明显高于抗生素（ABX）处理的单独肠球菌的情况，无论是在体外还是体内。因此，与对照组和单独肠球菌处理的小鼠相比，BLE处理显著降低了血清中的HBsAg、HBV DNA和肝脏pgRNA的水平。在小鼠肝脏中的IFN-γ+CD4+ T细胞的FCM分析中也观察到了类似的结果。因此，BLE有效地产生SPD并增强抗HBV免疫，且肠球菌能够通过与长双歧杆菌和嗜酸乳杆菌的合作来产生SPD。

研究人员研究的另一个发现是，SPD（精胺）是促进HBV清除的关键代谢物，并且由BLE产生。首先，16S rRNA测序数据的PICRUSt分析和非靶向代谢组学分析显示，益生菌治疗的小鼠代谢相关通路，尤其是氨基酸代谢，显著富集。特别是D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢以及谷氨酸是最丰富的变化氨基酸相关通路和代谢物。有研究报告表明，谷氨酰胺代谢促进效应T细胞的生成和功能，而谷氨酸是启动T细胞介导免疫反应的高效调节因子。此外，β-丙氨酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、谷胱甘肽代谢途径都包含共同代谢物SPD，这些代谢物还增强了CD8+ T细胞的IFN-γ生产。其次，靶向代谢组学分析确认了在BLE处理的SPF小鼠粪便和肝脏中SPD的富集。此外，单独给予SPD在抑制HBV复制、改善肠道稳态和Th1细胞功能方面，与益生菌的效果相似。重要的是，BLE补充增加了粪便、外周血清和肝脏中的SPD含量，并促进了GF小鼠中HBV的清除。之前的研究报告称，SPD可以由许多其他微生物产生，如普氏科（Prevotellaceae）、梭状芽孢杆菌科（Clostridiaceae）和鲁米诺科科科（Ruminococcaceae）。尚需进一步研究BLE诱导的其他SPD产生菌群是否也参与了SPF小鼠中的HBV清除。

积累的数据显示SPD对免疫系统的作用，而其免疫调节效应是背景依赖性的。SPD在Th17细胞极化向Tregs细胞转化的过程中起作用，而在Th1极化条件下，它对初始CD4+ T细胞的IFN-γ产生没有影响。Matsumoto等人报告称，在自身免疫患者中，益生菌治疗能够增加IFN-γ并增强粪便中的多胺水平。研究人员的研究确认，SPD的给药增强了CD4+ T细胞功能并促进了体内HBV清除。SPD作为一种天然的自噬促进多胺，主要通过自噬发挥多重功能。它是已知唯一的氨基酸化酶eIF5A的底物，eIF5A对自噬转录因子TFEB的合成至关重要。体外研究表明，自噬抑制剂3-MA和eIF5A氨基酸化抑制剂GC7显著减少了SPD诱导的CD4+ T细胞中IFN-γ的积累。因此，研究人员的研究揭示了SPD-自噬通路增强了IFN-γ+CD4+ T细胞免疫。然而，其他代谢物，特别是寡糖（如1-凯斯托糖、乳糖和麦芽三糖），作为益生元调节免疫系统的作用也被上调。因此，仍需要更多的研究来确定参与HBV清除的关键代谢相关通路和主代谢物。

HBsAg的血清清除或血清转化已被确定为临床上HBV治愈的关键标志。然而，HBsAg的自然转化率低于1%，即使在HBsAg水平<1,000 IU/mL的患者中，也不超过30%。值得注意的是，研究人员的初步观察研究报告显示，在接受抗HBV药物治疗的患者中，益生菌加速了血清HBsAg水平的下降。重要的是，10名患者中有3名在接受PegIFNα2b和替诺福韦联合益生菌治疗后成功丧失了血清HBsAg。尽管样本量较小，但这些令人兴奋的数据仍然显示出益生菌在HBsAg丧失中的巨大潜力。益生菌或SPD与抗病毒治疗的联合可能是HBV功能性治愈的潜在治疗策略。

撰稿 | GBT团队

审核 | 刘景涛

编辑 | 全球生物科技

【声明】内容源于网络

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