Nature Microbiology | 自噬蛋白抑制I型干扰素信号对小鼠肠道菌群的应答
纽约大学医学院Ken Cadwell等人于2018年9月10日在《Nature Microbiology》上发表题目为《Autophagy proteins suppress protective type I interferon signalling in response to the murine gut microbiota》的文章。该研究表明结肠中的自噬蛋白抑制了微生物对IFN-Ⅰ信号的自发激活。
研究摘要
自噬作为一种介于宿主防御和细胞内稳态之间的保守途径，是免疫反应的变阻器。特别地，自噬抑制过量的I型干扰素（IFN-Ⅰ）的产生，以响应病毒核酸。我们已经知道宿主与微生物之间相互作用是持久稳定的，但这种自噬功能与肠道屏障有何相关性还尚不清楚。
这里，我们证明自噬蛋白缺陷小鼠受到肠道细菌病原体Citrobacter rodentium的保护，其方式依赖于IFN-I信号转导和核酸传感途径。在没有感染的情况下，在自噬缺陷小鼠的肠组织中IFN刺激的基因表达增加由肠道微生物群所介导。另外，浸润到自噬缺陷的肠微环境中的单核细胞显示出增强的炎症特征，并且对预防C.rodentium是重要的。最后，我们证明在自噬缺陷宿主中发生的微生物群依赖性IFN-1的产生也可以预防肠化学损伤。
因此，自噬蛋白抑制IFN-I自发对微生物的应答，这在存在感染性和非感染性肠道危害时是有益的。这些结果确定了自噬蛋白在控制肠屏障中IFN-1信号传导的程度中所起到的作用。
文中主要图片说明
图1 | Atg16L1抑制的保护依赖于IFN-1途径。a，接种C. rodentium的WT（n = 22），Atg16L1HM（n = 25），Ifnar - / - （n = 27）和Atg16L1HMIfnar - / -（n = 21）小鼠随时间从大便中回收的平均菌落形成单位（cfu）。进行了六次独立实验。b，在指定日期对a中4组小鼠粪便中细菌量的定量。c，a中4组小鼠随时间其疾病的定量。疾病评分是驼背姿势，荷叶边毛发，不动和体重减轻的量度。d-f，来自WT（n = 8），Atg16L1HM（n = 9），Ifnar - / - （n = 6）和Atg16L1HMIfnar - / - （n = 9）小鼠的代表性H＆E染色的结肠切片（d），隐窝增生（e）和累积病理学评分（f），定量在两次独立实验的感染后第15天。比例尺，100μm。g，肝脏中的细菌量测量。
图2 | 不同的自噬缺陷模型对C. rodentium感染的抗性。a，从接种C.rodentium 的WT（n = 6）和LC3b - / - （n = 19）的小鼠粪便中回收平均c.f.u。b，在感染后第15天粪便中a中小鼠细菌量的量化。c，从接种C.rodentium的WT（n = 10）和接种Atg4b - / - （n = 8）的小鼠粪便中回收平均c.f.u。d，在指定日期，c中小鼠粪便中细菌量的量化。e，平均c.f.u. 从接种C.rodentium 的Atg16L1fl / fl（n = 7）和Atg16L1fl / flCdllcCre（n = 8）的小鼠粪便中回收平均c.f.u。f，在感染后第15天粪便中e中小鼠细菌量的量化。g，从接种C.rodentium 的Atg16L1fl / fl（n = 13）和Atg16L1fl / flVillinCre（n = 16）的小鼠粪便中回收平均c.f.u。h，在感染后第15天粪便中g中小鼠细菌量的量化。i，从接种C.rodentium 的WT（n = 12），WT-Pac1处理（n = 10），Atg16L1T316A（n = 13）和Atg16L1T316A Pac1处理（n = 9）的小鼠粪便中回收平均c.f.u。j，在感染后第15天粪便中i中小鼠细菌量的量化。
图3 | Atg16L1抑制的保护作用依赖于MAVS和StINg。a-c， 来自未感染Atg16L1HM（n = 18）和WT（n = 16）小鼠的结肠组织的代表性蛋白质印迹（a），MAVS（b）和STING（c）的量化。其归一化为来自三个独立实验的β-肌动蛋白。通过完整泳道分析确定MAVS蛋白的相对强度。d，来自未感染的WT（n = 5），Atg16L1T316A（n = 7），WT-Pac1处理的（n = 8）和Atg16L1T316A-Pac1处理的（n = 9）小鼠的结肠组织的MAVS的定量。通过两次独立实验将蛋白质标准化为β-肌动蛋白。e，f，从接种C.rodentium的WT（n = 13），Atg16L1HM（n = 19），Mavs- / - （n = 20）和Atg16L1HMMavs - / - （n = 26）的小鼠粪便中随时间（e）和第15天（f）的细菌量。g，e中小鼠疾病随时间的定量。h，i，从接种C.rodentium的WT（n = 20），Atg16L1HM（n = 16），Sting - / -（n = 24）和Atg16L1HMSting- / -（n = 24）的小鼠粪便中随时间（h）和第15天（i）的细菌量。j，h中小鼠疾病随时间的定量。
图4 | 自噬缺陷小鼠的结肠组织中的I型IFN特征依赖于微生物群。a，b，定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）分析来自未感染的Atg4b - / -（n = 10），Atg16L1HM（n = 12）， WT（n = 15），GF WT（n = 15）和GF Atg16L1HM（n = 15）小鼠的结肠组织中Mx2（a）和OasL2（b）相对于Gapdh的表达。c-f，来自Atg4b- / -（n = 7），Atg16L1HM（n = 7），WT（n = 6），GF WT（n = 7）和GF Atg16L1HM（n = 10）小鼠的结肠组织中pStat1（c，d）和Ki67（e，f）染色的代表性IHC图像和定量。
图5 | 自噬缺陷可预防肠道化学损伤。a，b，来自WT（n = 38），Atg16L1HM（n = 35），GF WT（n = 17）和GF Atg16L1HM（n = 16）小鼠在饮用水中添加5％的DSS7天后的存活率（a）和体重变化（b）。c，d，来自Mavs - / -（n = 15）和Atg16L1HMMavs - / -（n = 25）小鼠在饮用水中添加5％的DSS的存活率（c）和体重变化（d）。e，f，生存（e）和体重（f）的来自Sting - / - （n = 12）和Atg16L1HMSting - / -（n = 10）小鼠在饮用水中添加5％的DSS7天后的存活率（e）和体重变化（f）。
图6 | Atg16L1突变的保护作用与单核细胞功能增强有关。a，在C.rodentium感染后第9天对取自WT和Atg16L1HM小鼠的单核细胞进行RNA-seq分析。映射到鼠转录组的所有转录物的火山图显示来自Atg16L1HM小鼠的单核细胞中有404个差异上调基因（标记为红色）和402个下调基因（标记为蓝色）。b，根据IPA（Ingenuity pathway analysis）分析a中小鼠差异调节基因的功能分类。箭头线标记P值小于0.05的位置，并突出显示WT和Atg16L1HM转录谱之间显著不同的途径。肌醇BMD：肌醇生物合成，代谢和降解; CGMS，胆囊收缩素和胃泌素介导的信号传导。c，d，接种C.rodentium的WT（n = 19），Atg16L1HM（n = 18），Ccr2 - / -（n = 29）和Atg16L1HMCcr2- / -（n = 22）小鼠的粪便中随时间（c）和第15天（d）回收的细菌量。e，c中老鼠疾病随时间的量化。f，接种C.rodentium的WT（n = 5），Atg16L1HM（n = 4），Ccr2 - / -（n = 5）和Atg16L1HMCcr2 - / -（n = 5）小鼠在感染第9天的结肠长度。g，来自WT（n = 7），Atg16L1HM（n = 10），Ccr2 - / -（n = 9）和Atg16L1HMCcr2 - / -（n = 9）小鼠在C.rodentium感染第9天时肝脏中的细菌量。h-j，代表性H＆E染色的结肠切片（h），隐窝长度（i）的定量和感染后第15天的累积病理学评分（j）来自WT（n = 8），Atg16L1HM（n = 9），Ccr2 - / -（n = 8）和Atg16L1HMCcr2 - / -（n = 9）小鼠在感染第15天时代表性H＆E染色的结肠切片（h），隐窝长度（i）和累积病理学评分（j）的定量。
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