芳香烃受体调控肠道驻留巨噬细胞的稳态维持与免疫调节功能

《Environment International》：Aryl hydrocarbon receptor mediates the maintenance and immune regulatory functions of gut-resident macrophages

本研究聚焦肠道免疫稳态调控机制，发现芳香烃受体（AhR）通过调节肠道巨留巨噬细胞（Tim4+CD4+亚群）的维持与IL-10分泌，在吲哚美辛诱导肠病模型中抑制单核细胞浸润，而在沙门氏菌感染中通过增强活性氧（ROS）和吞噬能力提升宿主防御，揭示了AhR在肠道微环境中的双向免疫调节作用。

　　

肠道作为人体最大的免疫器官，其稳态维持依赖于复杂的免疫细胞网络与肠道微环境的互动。在众多免疫细胞中，肠道巨噬细胞如同常驻哨兵，不仅负责清除病原体和凋亡细胞，更是调节肠道免疫平衡的关键角色。然而，这些细胞如何感知肠道内丰富的饮食和微生物信号，并据此调整免疫功能，仍是免疫学领域亟待解析的核心问题。近年来，芳香烃受体（Aryl hydrocarbon receptor, AhR）作为一种能够响应外源性化学物质和内源性代谢物（如色氨酸衍生物）的环境传感器，被发现在肠道免疫中扮演重要角色，但其在肠道特定巨噬细胞亚群中的具体功能机制尚不清晰。

为深入探究AhR在肠道巨噬细胞中的特异性作用，韩国明知大学药学院的研究团队在《Environment International》上发表了最新研究成果。研究人员通过构建CX₃CR1启动子驱动的Cre重组酶与AhR-floxed小鼠杂交，成功实现了在CX₃CR1⁺细胞（主要包括巨噬细胞和部分树突状细胞）中特异性敲除AhR（AhR^CX3CR1），从而精准研究AhR在肠道巨噬细胞中的功能。

研究团队运用了多种关键技术方法：通过流式细胞术分析肠道固有层免疫细胞亚群；采用实时定量PCR和蛋白质印迹检测基因和蛋白表达；建立吲哚美辛诱导的小肠损伤模型和沙门氏菌 Typhimurium UK-1株口服感染模型评估病理变化和宿主防御能力；通过ELISA检测细胞因子分泌；并使用荧光标记生物颗粒分析吞噬功能及活性氧产生。

3.1. AhR缺陷的BMDMs分化正常但IL-10产生减少

研究人员首先从骨髓中诱导分化巨噬细胞（BMDMs），发现AhR缺失并不影响CX₃CR1⁺BMDMs的正常分化和吞噬能力，但显著降低了基础状态和LPS刺激后的IL-10表达。AhR激动剂FICZ和TCDD处理可显著提升野生型BMDMs的IL-10产量，而在AhR^CX3CR1BMDMs中无此效应。更重要的是，比较不同组织来源的巨噬细胞发现，小肠固有层（SI-LP）巨噬细胞的AhR表达水平显著高于非肠道来源的腹股沟淋巴结（ILN）巨噬细胞，提示肠道微环境富含AhR配体，AhR信号在肠道巨噬细胞中功能尤为关键。

3.2. AhR缺陷损害小肠组织驻留巨噬细胞的维持

对小肠固有层巨噬细胞的精细分群显示，AhR缺失特异性导致表达Tim4和CD4的长寿命、单核细胞非依赖的组织驻留巨噬细胞亚群数量显著减少，而单核细胞来源的巨噬细胞（Tim4^-）未受影响。这一现象在4周龄和3月龄小鼠中均一致出现，表明AhR对于维持肠道组织驻留巨噬细胞池，特别是在生命早期阶段，具有不可替代的作用。

3.3. AhR缺陷巨噬细胞减少IL-10产生和Foxp3⁺Tregs

AhR^CX3CR1小鼠小肠固有层巨噬细胞的IL-10 mRNA和蛋白水平均显著下降。与此一致，肠道固有层中Foxp3⁺调节性T细胞（Tregs）数量也明显减少，而胸腺来源（Helios⁺）与外周诱导（Helios^-）Tregs比例不变。这证实了AhR通过调控巨噬细胞IL-10分泌，进而影响局部Treg扩增的免疫调节轴。

3.4. AhR缺陷增加CD103⁺CD11b⁺树突状细胞

有趣的是，AhR缺失还引起了肠道固有层内其他先天免疫细胞的变化。CD103⁺CD11b⁺树突状细胞（DCs）的比率和绝对数量显著增加，而脾脏中的巨噬细胞和DC群无变化，说明这种免疫细胞群体的改变是肠道微环境特异性的。

3.5. AhR^CX3CR1小鼠对吲哚美辛诱导的小肠损伤更敏感

在吲哚美辛诱导的肠病模型中，AhR^CX3CR1小鼠存活率显著降低，肠道组织病理损伤更严重，并伴随促炎细胞因子TNF-α和IL-6水平升高。机制上，AhR缺陷的肠道巨噬细胞高表达单核细胞趋化因子CCL2和中性粒细胞趋化因子CXCL1，导致Ly6C⁺单核细胞浸润加剧，从而恶化了无菌性炎症损伤。

3.6. AhR缺陷增强巨噬细胞抗肠道细菌感染能力

与肠病模型相反，在沙门氏菌感染模型中，AhR^CX3CR1小鼠表现出更强的抵抗力，体重损失更轻，派尔集合淋巴结和肠系膜淋巴结中的细菌载量显著降低。其机制在于AhR缺陷的肠道巨噬细胞，特别是Tim4⁺CD11c^inter亚群，吞噬能力和活性氧（ROS）产生显著增强，同时伴随吞噬相关信号分子Syk以及ROS生成相关基因（Ptgs2, Cybb, Ncf1）的表达上调，从而更有效地清除细菌。

研究结论与讨论部分深刻阐述了AhR信号在肠道免疫中的双重角色。在稳态条件下，AhR是维持肠道免疫耐受的关键：它支持具有免疫调节功能的Tim4⁺CD4⁺组织驻留巨噬细胞的存活，促进其分泌IL-10，进而维持局部Tregs水平，抑制过度炎症。而在病原体入侵的挑战下，AhR的缺失则“解锁”了巨噬细胞的抗菌武器库，通过增强吞噬作用和ROS产生来提升宿主防御。这种情境依赖性的功能切换，凸显了AhR作为环境传感器的核心作用——根据肠道内环境信号（无菌炎症 vs. 病原体感染）精确校准免疫反应的强度与方向。

该研究的重大意义在于首次系统揭示了AhR在肠道特定巨噬细胞亚群中的精细调控功能，阐明了其在维持稳态和应对不同挑战中的双向调节机制。这不仅深化了对肠道免疫微环境调控的理解，也为开发针对肠道炎症性疾病（如炎症性肠病）和感染性疾病的靶向治疗策略提供了新的理论依据和潜在的干预靶点。AhR信号通路有望成为调节肠道免疫平衡的一个新型精准医疗靶标。