中国医学科学院放射医学研究所的崔明团队在诺禾致源宏基因组业务线的扩增子测序分析结果中发现一项最新研究成果：菌群代谢产物对放射毒性的保护作用机制。该研究团队发现，肠道菌群代谢产生的吲哚-3-丙酸可缓解辐照引发的小鼠死亡、体重降低、造血系统与胃肠道损伤及菌群变化，吲哚-3-丙酸的这一作用依赖于孕烷 X 受体/酰基辅酶 A 结合蛋白信号。该研究已经发表在《Microbiome》，引起学术 界高度关注，影响因子高达11.607！

接下来，小编就跟大家一起领略下这篇大作的内里乾坤：

Gut microbiota-derived indole 3-propionic acid protects against radiation toxicity via retaining acyl-CoA-binding protein[1]

肠道菌群衍生的吲哚3-丙酸可通过保留酰基辅酶A结合蛋白来保护细胞免受辐射毒性

研究结果

1.IPA 补充剂可缓解因体内体表辐射而造成的损伤。

作者对小鼠粪便提取物的肠道微生物代谢物进行了检测。全身和腹部照射均降低了IPA 的含量，而 FMT 则消除了这种变化，如图1a-b；16S rRNA 测序分析表明，总腹部照射减少了梭状芽胞杆菌的水平，而胃肠道毒性康复则消除了这种转变，如图1c；我们确定了 IPA 补充剂是否可以防止因暴露于辐射而死亡。暴露于7.2 Gy 全身辐射（TBI）后，对照组的雄性动物存活率降低了60％，但在通过口服途径接受3.75或7.5 mg / ml IPA 浓度的辐照雄性动物中，其降低了50％或30％，如图1d。

IPA 的给药也以剂量依赖性方式增加了 TBI 或全腹照射（TAI）后受辐照小鼠的体重，如图1e和f；在体外，IPA 促进了辐射 MODE-K 和 HIEC-6 细胞的增殖，并呈剂量依赖性，这在细胞计数 kit-8 (CCK-8)检测中得到了证实，如图1g-i；各组小鼠经 FMT 和 IPA 处理后，体重无显著差异，提示 IPA 补充可模拟 FMT 减轻辐射损伤，如图1k。

图1 IPA 补充剂可在体内外抵抗辐射引起的死亡

2.口服补充 IPA 可抑制辐照诱导的小鼠死亡、体重减轻、造血系统损伤及胃肠道毒性。

TBI 减少了胸腺和脾脏的体积和重量，这些都通过 IPA 治疗得以恢复，如图2a–d。外周血（PB）分析显示，经辐照的小鼠的 WBC 计数，RBC 计数，HGB，中性粒细胞粒细胞百分比（NE％）和淋巴细胞（LY％）显着降低。然而，口服灌胃IPA可以减少外周血中IPA的减少，如图2e，f；辐照动物的PB中的炎症标志物（IL-6和 TNFɑ）以及氧化应激标志物（MDA）显着升高，经IPA处理后降低，如图2g-h。与盐水处理的小鼠相比，IPA 处理增加了 HSC 细胞和 HPC 的百分比，这表明 IPA 显着提高了TBI后BM HPC / HSC 细胞的恢复，如图2i-k。

图2 口服 IPA 改善 TBI 相关的造血系统损伤

3.辐照可显著改变小鼠的肠道菌群组成，IPA 可抑制这种改变，并恢复辐照诱导的小肠蛋白表达谱变化。

在 TAI 暴露后第12天，三个组间观察到的肠道细菌种类数无差异，如图3a-b。PCA，PCoA 和 NMDS 图显示了照射小鼠 IPA 后的明显分离，如图3c-d；加权 unifrac 分析显示，TAI 在肠道菌群组成上有显著差异，而 IPA 则减少了这种变化，如图3e。TAI 暴露使拟杆菌的相对丰度保持较高水平；IPA 补充使拟杆菌的相对丰度保持不变，如图3f-g；LEfSe 分析进一步表明，与 IPA 组相比，放射线照射后肠杆菌变得更加丰富，而 IPA 组的蓝藻和卟啉单胞菌则更为丰富，如图3h。

图3 在 TAI 后第12天，IPA 保留了辐照转移的肠细菌成分

研究结论

在本研究中，我们发现肠道微生物代谢物吲哚-3-丙酸(IPA)可以预防辐射相关的造血综合征和胃肠道综合征，而不会加速肿瘤的生长。机械性地，IPA 保留了受辐射宿主的肠道细菌结构和小肠蛋白质结构。此外，IPA 激活肠内 PXR/ACBP 信号，对胃肠道毒性发挥保护作用。临床上，IPA 可作为放射性疾病的微生物治疗手段，癌症患者可通过补充 IPA 来缓解放疗后的临床并发症。

参考文献：

[1] Xiao Hui-Wen,Cui Ming,Li Yuan et al. Gut microbiota-derived indole 3-propionic acid protects against radiation toxicity via retaining acyl-CoA-binding protein.[J] .Microbiome, 2020, 8: 69.