STTT | EONPs联动免疫代谢与肠道菌群，减轻脓毒症炎症损伤

2026年10月21日，西北工业大学卫高菲团队联合沈阳药科大学程卯生团队、中国医学科学院宋俊科团队在 Signal Transduction and Targeted Therapy（STTT）在线发表题为“Nanotherapeutic macrophage reprogramming through immunometabolic and microbial modulation for sepsis treatment”的研究论文。研究团队构建了共递送两类抑制剂的纳米药物EONPs，探索免疫代谢与肠道微生态调节在脓毒症中的作用。此研究表明，EONPs可促进巨噬细胞向抗炎表型转变，并伴随肠道菌群及代谢物变化；5-HIAA相关信号参与其部分保护效应。

脓毒症是感染引起宿主反应失调、进而危及生命的综合征。除病原体因素外，免疫反应紊乱、代谢异常及多器官损伤相互影响，使干预面临复杂挑战。巨噬细胞既参与炎症启动与放大，也参与炎症调节，其功能状态可能受到免疫信号、细胞代谢与肠道微生物代谢物的共同影响。

干扰素基因刺激因子（stimulator of interferon genes，STING）参与炎症信号调控，二氢乳清酸脱氢酶（dihydroorotate dehydrogenase，DHODH）则参与嘧啶从头合成。研究团队由此提出：将两类抑制剂整合到同一纳米平台，能否从免疫信号与代谢支持两个层面调节巨噬细胞？这一干预又是否会通过肠道菌群及其代谢物进一步影响炎症状态？

为寻找脓毒症中的免疫代谢变化，研究团队采用盲肠结扎穿孔（cecal ligation and puncture，CLP）模型，对小鼠外周血单个核细胞进行转录组分析。结果显示，差异表达基因涉及多条炎症及免疫相关通路，Ⅰ型干扰素信号与嘧啶代谢程序增强；网络分析进一步提示免疫反应、巨噬细胞趋化与相关代谢过程之间存在联系（图1a-f）。

在人脓毒症公开转录组数据中，STING和DHODH表达升高；脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激的骨髓来源巨噬细胞中，也可观察到相关蛋白表达及STING活化变化（图1g-i）。为检验联合调节的作用，研究团队同时敲低Sting与Dhodh，发现促炎标志物CD86降低、抗炎标志物CD206升高，且双敲低的调节幅度优于单独敲低（图1j）。这些结果支持将STING与DHODH作为调控巨噬细胞炎症状态的两个干预节点（图1g-j）。

图1. 脓毒症进展过程中巨噬细胞的RNA测序与表达谱分析

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

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

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

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

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

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

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

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