丁酸盐通过调节基因表达，减轻屋尘螨对16HBE支气管上皮细胞的激活作用

《Respiratory Research》：Butyrate attenuates house dust mite-induced activation of 16HBE bronchial epithelial cells in association with modulation of gene expression

摘要

引言

气道上皮屏障是肺部抵御过敏原（如屋尘螨（HDM）的主要防线。受损的气道上皮屏障在哮喘的发生中起着重要作用。短链脂肪酸（SCFAs）是细菌发酵的产物，与预防过敏炎症有关。在这项研究中，我们旨在阐明SCFAs（尤其是丁酸）对HDM诱导的支气管上皮细胞（BEC）激活和屏障破坏的直接预防作用。

材料与方法

将永生化的人类16HBE细胞暴露于HDM以模拟过敏原诱导的BEC炎症。研究了1-1000 μM醋酸、丙酸或丁酸预处理对预防上皮激活的能力。在用100或200 μM丁酸预处理以及同时暴露于丁酸和HDM后，测量了细胞的组蛋白去乙酰化酶活性。在空气-液体界面（ALI）培养中，评估了100 μM丁酸在有无HDM的情况下对屏障完整性（跨上皮电阻（TEER）和4 kDa FITC-葡聚糖通透性的影响。为了更全面地了解丁酸的作用，使用暴露于HDM、丁酸或两者的16HBE细胞进行了RNA测序（RNAseq）。

结果

丁酸预处理可以防止固相培养的16HBE细胞产生HDM诱导的IL-8（1-100 μM）、CCL5（1-100-1000 μM）和CCL20（1-10-100 μM），尽管1000 μM丁酸会增加IL-8和CCL20的释放。醋酸和丙酸的预处理显示出类似的效果。100 μM丁酸没有抑制HDAC活性，而200 μM丁酸则能抑制。在ALI培养中，HDM会增加屏障通透性，而100 μM丁酸预处理倾向于防止这种情况。此外，丁酸显著减少了HDM诱导的CCL20的产生。RNAseq显示100 μM丁酸显著影响了与基因表达、线粒体功能、细胞分裂和细胞信号传导相关的细胞生物过程。这些效应在有无HDM暴露的情况下都观察到了。

结论

在生理相关剂量下，丁酸调节16HBE细胞的基因表达，影响包括转录后和线粒体途径在内的多种过程。在ALI培养中，丁酸防止了上皮激活（CCL20）并倾向于防止HDM诱导的屏障缺陷。这些发现突显了SCFAs（如丁酸）在维持支气管上皮细胞稳态方面的重要性，这对预防和控制过敏性气道疾病至关重要。