图1. 脓毒症进展过程中巨噬细胞的RNA测序与表达谱分析

3 构建可响应谷胱甘肽的共递送纳米平台
如何将两类抑制剂整合到同一平台？研究团队将具有STING抑制作用的4-辛基衣康酸酯（4-octyl itaconate，4-OI）经二硫键与聚乙二醇连接，形成可自组装的前药纳米颗粒OINPs，再包载DHODH抑制剂EA6，得到EONPs（图2a）。形态与粒径分析显示，EONPs呈球形，平均水合粒径为177.1 nm；吸收光谱及表面电位检测支持其制备与组分整合，颗粒在所测介质中7天内保持较稳定的粒径（图2b-f）。

为评估响应性释放，研究团队考察了谷胱甘肽（glutathione，GSH）对颗粒结构的影响。GSH促进前药释放及颗粒结构变化，在10 mM GSH条件下，24小时内4-OI与EA6的累积释放分别达到79.3%和80.3%（图2g-j）。在LPS刺激的巨噬细胞中，EONPs降低DHODH表达，并抑制STING下游TBK1、IRF3等蛋白的磷酸化，支持该平台对两类调控节点发挥作用（图2k）。
 

图2. EONPs的合成与表征

4 EONPs改善模型小鼠生存并减轻器官损伤
为评价体内作用，研究团队在CLP术后立即给予EA6、OINPs或EONPs，并随访72小时。与单独给予EA6或OINPs相比，EONPs延长了模型小鼠生存时间；同时，血清肝肾功能相关指标降低，外周血白细胞亚群异常得到一定程度改善（图3a-c）。肺及肠道组织病理损伤和相应评分减轻，提示其对脓毒症相关器官损伤具有保护作用（图3d-f）。

炎症检测显示，EONPs降低TNF-α、IL-6、IL-1β等促炎因子，提高抗炎因子IL-10，IFN-β及IFN-γ水平也下降（图3g、h）。研究团队还在LPS诱导的急性内毒素血症模型中观察到生存、肝损伤指标及部分血细胞指标改善，作为对急性炎症应激干预作用的补充验证（图3i-k）。两类模型的结果共同支持EONPs减轻早期炎症损伤的研究价值（图3a-k）。
 

图3. EONPs对脓毒症小鼠生存、器官功能及炎症因子水平的影响

5 巨噬细胞向抗炎表型转变
EONPs的保护作用是否伴随巨噬细胞功能变化？研究团队分析LPS刺激巨噬细胞的转录组，发现EONPs处理后，多条炎症相关通路受抑，Ⅰ型干扰素信号及嘧啶代谢程序下调；促炎M1相关基因降低，抗炎M2相关基因升高（图4a-d）。

流式细胞术与免疫荧光进一步显示，EONPs降低CD86阳性细胞比例、提高CD206阳性细胞比例；细胞因子和蛋白检测也支持促炎标志物降低、抗炎标志物升高（图4e-i）。在CLP小鼠脾脏与回肠中，研究团队观察到相同方向的表型变化（图4j-m）。细胞与动物实验共同支持，巨噬细胞向抗炎表型转变是EONPs作用的重要组成部分（图4e-m）。
 

图4. EONPs调节脓毒症中的巨噬细胞极化

6 肠道菌群组成与潜在代谢功能发生变化
除巨噬细胞外，EONPs是否也影响肠道微生态？宏基因组分析显示，给药后小鼠菌群Shannon多样性指数升高，Simpson指数变化未达到统计学显著水平；主坐标分析提示菌群组成发生变化（图5a-c）。在门、科及种水平，研究团队观察到不同菌群丰度的调整，Ligilactobacillus murinus和嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）等菌种相对丰度增加（图5d-i）。

相关性分析显示，上述菌种丰度与促炎因子呈负相关、与抗炎因子呈正相关；功能通路分析则提示色氨酸等代谢过程受到影响（图5j、k）。这些结果将EONPs处理后的菌群变化与炎症及代谢状态联系起来，为筛选具有功能意义的肠道代谢物提供了线索（图5j、k）。

图5. EONPs重塑CLP诱导脓毒症中的肠道菌群

7 5-HIAA成为连接菌群代谢与抗炎反应的候选分子
哪些代谢物可能参与上述变化？研究团队对粪便样本进行靶向代谢组分析，发现EONPs处理后的代谢谱与CLP组分离，包括5-羟基吲哚乙酸（5-hydroxyindoleacetic acid，5-HIAA）在内的多种代谢物升高（图6a、b）。在LPS刺激的巨噬细胞中，5-HIAA降低IL-6、IL-1β、TNF-α，并提高IL-10分泌，提示其具有抗炎活性（图6c-f）。

为考察菌群的贡献，研究团队使用抗生素处理小鼠，发现粪便5-HIAA水平降低；在L. murinus及嗜黏蛋白阿克曼菌培养上清中，5-HIAA含量高于空白培养基，支持微生物参与其生成（图6g-i）。代谢通路分析显示，EONPs处理后犬尿氨酸水平及其与色氨酸的比值下降，5-HIAA及其与5-羟色胺的比值升高，而色氨酸、5-羟色氨酸和5-羟色胺水平未见显著变化（图6j-l）。5-HIAA与炎症因子的相关方向也与其抗炎作用相符，为后续体内验证提供了依据（图6m）。

图6. EONPs调节色氨酸代谢并提高5-HIAA水平

8 Ahr敲除验证相关信号对保护效应的部分贡献
5-HIAA的变化是否具有体内功能意义？研究团队在CLP术后立即给予5-HIAA，观察到小鼠生存改善，血清ALT、AST降低，白细胞及淋巴细胞变化改善，肺与肠道损伤减轻（图7a-f）。随后，研究团队在CLP前给予色氨酸羟化酶抑制剂PCPA，干预5-羟色胺及其下游5-HIAA的生成；与EONPs单独处理相比，联合PCPA后生存获益减弱，器官损伤及血细胞指标的改善也受到部分削弱（图7g-l）。

为进一步考察受体相关信号，研究团队使用南模生物Ahr-KO小鼠。芳香烃受体（aryl hydrocarbon receptor，AhR）缺失后，EONPs对CLP小鼠的生存保护减弱，血清肝肾损伤相关指标升高（图7m、n）。结合代谢物补充与药理学干预结果，这些证据支持5-HIAA相关的AhR信号参与EONPs的部分保护效应（图7a-n）。
 

图7. 5-HIAA改善脓毒症中的生存并减轻器官损伤

9 免疫代谢与菌群代谢共同参与的作用模型
研究团队据此提出作用模型：EONPs共递送4-OI与EA6，调节STING相关信号及DHODH相关嘧啶代谢，促进巨噬细胞向抗炎表型转变；同时，肠道菌群及其代谢活动发生变化，5-HIAA增加，并可能通过AhR相关信号进一步支持抗炎反应，最终减轻系统性炎症及器官损伤（图8）。

图8. 纳米颗粒EONPs的结构与机制

此研究从脓毒症中的免疫信号与嘧啶代谢变化出发，构建了可响应GSH的共递送纳米平台，并通过细胞、小鼠模型及多组学分析，考察巨噬细胞与肠道微生态的共同变化。EONPs对STING、DHODH相关过程的调节，与巨噬细胞抗炎表型转变相联系；菌群相关5-HIAA增加及AhR信号则为部分保护效应提供了补充机制。该研究为围绕免疫代谢及肠道微生态开展脓毒症纳米干预研究提供了新思路。

关于我们
上海南方模式生物科技股份有限公司（Shanghai Model Organisms Center, Inc.，简称"南模生物"），成立于2000年9月，是一家上交所科创板上市高科技生物公司（股票代码：688265），始终以编辑基因、解码生命为己任，专注于模式生物领域，打造了以基因修饰动物模型研发为核心，涵盖多物种模型构建、饲养繁育、表型分析、药物临床前评价等多个技术平台，致力于为全球高校、科研院所、制药企业等客户提供全方位、一体化的基因修饰动物模型产品解决方案。​

阅读原文