科研

2023-09-11 23:31| 来源: 网络整理| 查看: 265

编译：微科盟R.A，编辑：微科盟木木夕、江舜尧。

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导读

增强再生的环境因素在很大程度上尚不清楚。免疫系统和微生物组在修复和再生结构中起着重要作用，但它们之间的精确相互作用尚不清楚。本研究中，作者评估了皮肤细菌在伤口愈合和伤口诱导的毛囊再生（WIHN）（一种罕见的成人器官发生模型）中的功能。WIHN水平和细菌数量相关，在无菌（GF）中最低，在常规无特定病原体（SPF）的研究组中最低，在野生型小鼠中最高，即使是感染了致病性金黄色葡萄球菌的小鼠也是如此。通过更换笼子减少皮肤微生物或局部使用抗生素会降低WIHN。作者发现，炎性细胞因子IL-1β和角质形成细胞依赖性IL-1R-MyD88信号对于细菌促进再生是必要和充分的。最后，在一个小型试验中，局部广谱抗生素也减缓了成年志愿者皮肤伤口的愈合。这些结果证明了IL-1β在控制形态发生和支持重新考虑局部预防性抗生素常规应用方面的作用。

论文ID

原名：Bacteria induce skin regeneration via IL-1β signaling

译名：细菌通过IL-1β信号传导诱导皮肤再生

期刊：Cell Host & Microbe

IF：15.923

发表时间：2021.3.26

通讯作者：Luis A Garza

通讯作者单位：约翰霍普金斯大学医学院皮肤科

实验设计

1. 皮肤损伤建模：为了测试微生物组在再生中的作用，通过GF气泡使无菌（GF）小鼠受损伤;对正常的特定无病原体（SPF）小鼠进行标准伤口治疗并评估伤口引起的头发再生（WIHN）水平。 2. 菌群失调改变再生能力：探究清洁笼子，更换笼子频率的影响等，经illumina16srDNA 基因测序，菌群分析，发现：皮肤共生菌群的减少抑制WIHN。 3. 金黄色葡萄球菌是否促进再生：假设即使是致病性皮肤感染也可能增强WIHN，为此皮下注射细菌以确定其对皮肤的影响，并消除潜在的摄入/肠道微生物群变化，发现这些不同的实验背景表明金黄色葡萄球菌感染反应与高WIHN相关；经过检测金黄色葡萄球菌对毛囊周期的影响发现：其诱导周围的毛囊从静止期转移到生长期； 4. 探究金黄色葡萄球菌诱导再生的机理：接下来鉴于MyD88在免疫信号传导中的核心作用，首先测试了添加或不添加金黄色葡萄球菌的MyD88−/−小鼠的WIHN，发现：金黄色葡萄球菌诱导的角质形成细胞再生需要MyD88信号，证实Myd88对于细菌诱导的WIHN和愈合至关重要。 5. 诱导的信号的确定：为了确定哪个信号对Myd88诱导再生起作用，根据之前的WIHN基因和蛋白质筛选筛选了候选基因，发现角质形成细胞中的L-1β-IL-1R是促进皮肤再生的主要MyD88上游信号；也发现：金黄色葡萄球菌通过IL-1R信号途径诱导再生。 6. 探究共栖细菌是否也能促进人类伤口愈合：在志愿者皮肤经过抗生素处理来降低微生物的丰度，最终发现皮肤驻留微生物的减少同时抑制了人类的伤口愈合的能力。

图文摘要

结果

1 共栖菌群诱导毛发再生为了测试微生物组在再生中的作用，我们通过GF气泡使无菌（GF）小鼠受损伤（图S1A）或对正常的特定无病原体（SPF）小鼠进行标准伤损伤处理并评估毛囊再生（WIHN）水平。GF小鼠的WIHN明显更低（倍数=-17.9，p=1.9×10-6）（图1A）。我们证实GF小鼠具有较低的α多样性和成簇的β多样性（图1B和1C），并且发现，假单胞菌和葡萄球菌是SPF小鼠皮肤中的优势细菌（图S1B）。因此，较低的细菌数量和多样性与较低的再生相关。

图1.GF小鼠的WIHN明显低于SPF小鼠（A）通过共聚焦扫描激光显微镜（CLSM）（右上），苏木精和曙红（H＆E）染色（右下）和定量（左）检测到，GF小鼠比SPF小鼠表现出明显更低的WIHN。红色虚线框示出了再生的毛囊（每组n=6–7只独立的动物）。（B）基于Shannon和观察到的GF小鼠物种的微生物群α多样性显著低于SPF小鼠，大致相当于空气控制（每组n=4至14只独立动物）。（C）基于微生物群β多样性的主成分分析（PCA）聚类显示，具有空气控制的GF小鼠聚类，并与SPF小鼠分离。（每组n=4–14只独立的动物）。（D）形态发生和分化类别包括在WD 12伤口病床附近的SPF和GF小鼠之间的顶部和底部500种差异表达基因的基因本体（GO）富集分析中，结sc分离（SD0）的当天（每组n = 3独立动物）。（E）SPF小鼠中干细胞标志物（Krt15）和毛发再生标志物（Wnt7b和tgfb1）的mRNA表达更高，而GF小鼠中角质形成分化标志物（Flg和Krt1）更高（每组n=3只独立动物）。（F）通过免疫荧光染色（上）和定量（下）检测，SPF小鼠中SD0伤口床表皮的β-连环蛋白表达相对于正常皮肤，高于GF小鼠中的β-连环蛋白表达。白色虚线划定了伤口床和正常组织之间的边界，白色比例尺为200μm（每组n=3只独立的动物）。（G）根据照片（上）和定量（下）（每组n=5-6只独立小鼠），在WD5时，GF小鼠的伤口大小明显大于SPF小鼠。（H）通过CLSM（右上），H＆E染色（右下）和定量（左）（每组n=6只独立的动物）检测到，与SPF小鼠共栖后，WIHN在GF小鼠中升高。显示了2〜3个独立实验的代表性数据。箱线图显示了最小值，第一四分位数，中位数，第三四分位数和最大值的值。散点图和直方图表示的是平均值±SEM；paired Student t- test用于比较统计学差异，** p

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