导语
前一阵子，某网站解读了《科学》杂志上一篇名为“DiseasetolerancemediatedbymicrobiomeE.coliinvolvesinflammasomeandIGF-1signaling”的文章，称有一种大肠埃希菌可能有助于挽救虚弱的病人。
感染和炎症导致恶病质及骨骼肌和脂肪组织的消耗机制目前了解甚少。我们观察到一种大肠埃希菌菌株通过在小鼠肠道定植，以预防因感染或肠道的物理损坏而引起的消耗。
在小鼠肠道感染鼠伤寒沙门氏菌（S.Typhimurium），或肺部感染泰国伯克霍尔德菌（B.thailandensis），这种大肠埃希菌（E.coli）的存在，使得宿主的代谢、卡路里的摄取、或炎症等没有发生改变，但骨骼肌胰岛素样生长因子-1（IGF-1）/磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）/AKT通路信号持续激活，以此来预防肌肉萎缩。这种效应依赖于NLRC4炎性小体的参与。因此，这种共生体可改善对不同疾病的耐受性。
今天，我们将对该研究的方法与结果进行更深入的研读。
1图1大肠埃希菌O21:H+菌株对葡聚糖硫酸钠(DDS)诱导的骨骼肌萎缩的影响
给予Jax小鼠（来自JacksonLaboratories的C57Bl/6小鼠）5%葡聚糖硫酸钠（DDS）。
(A)原始体重百分比。
(B)7天的腿部肌肉重量。代表性试验（n=4到6的独立试验）每组使用5只动物，均数±标准差,非配对t检验。
(C)，给予小鼠氨苄西林、万古霉素、新霉素、甲硝唑和5%DSS（方法）后，克隆出生的C57Bl/6小鼠（加州大学伯克利分校）的占原始体重百分比。代表性试验（n=3的独立试验）每组使用4只动物，均数±标准差,非配对t检验。
(D)5%DSS处理过的Jax小鼠饲喂5×个菌落形成单位（CFU）的大肠埃希菌O21:H+菌株或溶媒（方法）后体重占原始体重百分比。代表性试验（n=6的独立试验）每组4只动物，均数±标准差,非配对t检验。未经处理的对照组小鼠±大肠埃希菌O21:H+显示于图S3。
(E和F)无菌瑞士韦伯斯特(SW)小鼠给予5×CFU大肠埃希菌O21:H+菌株或大肠埃希菌MG菌株（补充材料，材料与方法），并给予5%DSS灌胃。
(E)原始体重的百分比。
(F)小鼠5天的腿部肌肉重量，这些小鼠来自(E)中0天时体重匹配的部分小鼠。代表性试验（n=4的独立试验）每组5到7只动物，均数±标准差，非配对t检验。单克隆SW小鼠对照组在图S3中显示。
(G)给予大肠埃希菌O21:H+菌株或加热灭活的大肠埃希菌O21:H+菌株，并给予7天5%DSS的Jax小鼠的存活率，之后不再给予DSS。
结果来自两个独立试验，每个试验每组4到7只小鼠。对数秩分析。对未处理的对照组±大肠埃希菌O21:H+小鼠进行了1年的生存分析，每组均无小鼠死亡。给予溶媒/DSS与给予加热灭活/DSS的小鼠表现出相似的死亡动力学。****P0.,***P0.,**P0.,*P0.05。
EDL：趾长伸肌；TA：胫骨前肌。根据Salk动物协议，当一只或多只小鼠体重减轻大于15%时[(A),(B),(D),(E)和(F)]，或者根据我们的动物协议（加州大学伯克利分校）(C)，当一只或多只小鼠体重减轻大于20%时，在指定的日期对小鼠进行尸检分析。
2图2.大肠埃希菌O21:H+菌株定植对感染诱导的肌肉萎缩的影响
(A)Jax小鼠经口感染8.5×CFU鼠伤寒沙门氏菌后占原始体重百分比。代表性试验（n=3的独立试验）每组5只动物，均数±标准差,非配对t检验。来自(A)的小鼠感染鼠伤寒沙门氏菌5天的腿部肌肉重量（ST），以及来自(E)的小鼠感染泰国伯克霍尔德菌2天的腿部肌肉重量(Bt)。代表性试验（n=3的独立试验）每组5只动物，均数±标准差,非配对t检验。口服5×CFU大肠埃希菌O21:H+菌株或溶媒，以及给予2×CFU鼠伤寒沙门氏菌的Jax小鼠占原始体重百分比。代表性试验（n=7的独立试验）每组5只动物，均数±标准差,非配对t检验。未处理的对照组小鼠±大肠埃希菌O21:H+菌株在图S3中显示。
(D)来自(C)的感染大肠埃希菌O21:H+菌株或溶媒对照小鼠3天的腿部肌肉重量(ST)，以及来自(F)感染大肠埃希菌O21:H+菌株或溶媒对照小鼠2天的腿部肌肉重量(Bt)。代表性试验（n=3到7的独立试验）每组4到5只动物，均数±标准差,非配对t检验。对照组小鼠±大肠埃希菌O21:H+菌株在图S3中显示。
(E和F)未处理的小鼠(E)，或给予5×CFU大肠埃希菌O21:H+菌株或仅给予溶媒，并且滴鼻感染CFU泰国伯克霍尔德菌的小鼠(F)。代表性试验（n=3到7的独立试验）每组4到5只动物，均数±标准差,非配对t检验。
(G)鼠伤寒沙门氏菌(2×CFU培养液)或泰国伯克霍尔德菌(CFU培养液)从感染小鼠3天（ST）和2天(Bt)后转移到靶组织的菌落数。
(H)给予5×CFU大肠埃希菌O21:H+菌株或溶媒对照组经口感染2×鼠伤寒沙门氏菌的小鼠存活率。结果来自两个独立试验，每个试验每组10到12只动物。对数秩分析。****P0.***P0.,**P0.,*P0.05。对空白对照组±大肠埃希菌O21:H+小鼠进行了1年的生存分析，每组均无小鼠死亡。EDL：趾长伸肌，TA：胫骨前肌。
3图3.大肠埃希菌O21:H+菌株在肠道内的定植与下调肌肉萎缩症的过程及在感染期间保持IGF-1信号有关
(A和B)给予Jax小鼠5×CFU大肠埃希菌O21:H+菌株或溶媒，并且滴鼻感染CFU泰国伯克霍尔德菌。
(A)感染第2天Murf1和Atrogin-1在肌肉中的表达，以核糖体蛋白(RPS17)作为内参。代表性试验（n=3的独立试验）每组4到9只动物，均数±标准差（方差分析）。
(B)第2天血清IGF-1浓度。代表性试验（n=3的独立试验）每组7到9只动物，均数±标准差（方差分析）。附加对照组的情况在图S14中。
(C和D)给予Jax小鼠5×CFU大肠埃希菌O21:H+菌株或溶媒，并且滴鼻感染CFU泰国伯克霍尔德菌。(C)IGF-1第2天在白色脂肪组织（WAT）的水平，以及(D)大肠埃希菌O21:H+第2天在WAT的水平。代表性试验（n=4的独立试验）每组6到10只动物，均数±标准差（方差分析）。红线表示检测极限。
(E到H)给予小鼠5×CFU大肠埃希菌O21:H+菌株，或给予溶媒和腹腔注射IGF-1抗体或IgG同型对照抗体，并且滴鼻感染CFU泰国伯克霍尔德菌。
(E)原始体重百分比。结果来自两个独立试验，每个试验每组6到9只动物（总共12-17只小鼠），均数±标准差（方差分析）。附加对照组的情况在图S14中。
(F)第2天的腿部肌肉重量和(G)脂肪组织重量。EDL，趾长伸肌；TA，胫骨前肌；GWAT，性腺白色脂肪组织；RPWAT,腹膜后的白色脂肪组织；IWAT，鼠蹊部的白色脂肪组织；BAT，棕色脂肪组织。
(E)中描述的结果来自2个独立试验，每个试验每组使用第0天体重匹配的5~9只小鼠（~18g）（总共10-14只小鼠），均数±标准差（方差分析）。
(H)以RPS17作为内参，第2天Murf1和Atrogin-1在腿部肌肉中的表达情况。代表性试验（n=2的独立试验）每组5到9只动物，均数±标准差（方差分析）。****P0.***P0.,**P0.,*P0.05。当一只或多只小鼠体重减轻超过15%时，在一天内进行尸检分析。
4图4.Nlrc4炎性体被用于维持IGF-1水平，以及介导大肠埃希菌O21:H+菌株相关性保护防治病原菌感染引起的的肌肉萎缩
(A到C)给予野生型和Casp1?/?11?/?小鼠5×CFU大肠埃希菌O21:H+菌株或溶媒，并且滴鼻感染CFU泰国伯克霍尔德菌。(A)第2天的原始体重百分比。感染第2天测定小鼠腿部肌肉中Murf1和Atrogin-1表达水平，在RPS17为内参。(C)第2天检测血清IGF-1的浓度。代表性试验(n=3的独立试验)每野生型组10只动物，每Casp1?/?11?/?组5~7只动物，均数±标准差（方差分析）。
(D)给予野生型和Nlrc4?/?小鼠5×CFU大肠埃希菌O21:H+菌株或溶媒，并且滴鼻感染CFU泰国伯克霍尔德菌。感染后第2天的血清IGF-1水平。代表性试验（n=2的独立试验）每野生型组10只动物，每Nlrc4?/?组5只动物，以均数±标准差（方差分析）。
(E)给予Jax小鼠5×CFU大肠埃希菌O21:H+菌株或溶媒，并且滴鼻感染CFU泰国伯克霍尔德菌，以及在感染后第2天测定血清IL-18水平。代表性试验(n=2独立试验)每组10只动物，均数±标准差（方差分析）。
(F)给予野生型和Il1b?/?Il18?/?小鼠5×CFU大肠埃希菌O21:H+菌株或溶媒，并且滴鼻感染CFU泰国伯克霍尔德菌。感染后第2天测定血清IGF-1水平。代表性试验（n=3的独立试验）每野生型组10只动物，每Il1b?/?Il18?/?组8只动物，以均数±标准差表示（方差分析）。***P0.,**P0.,*P0.05。根据Salk动物协议，当一只或多只小鼠减重大于15%时，在第2天终止实验，对小鼠进行尸检分析。
综上可得：由微生物大肠埃希菌通过炎性小体及胰岛素样生长因子-1信号介导疾病耐受。
检索及翻译：周鹏程贺嫣然
参考文献AlexandriaM.PalaferriSchieber,DiseasetolerancemediatedbymicrobiomeE.coliinvolvesinflammasomeandIGF-1signaling.Science:Vol.no.pp.-DOI:10./science.aac
编辑：袁双喜审校：吴红曼
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