【客户文章】STING 调控肠道 IgA 新机制:肠道菌群代谢物的 "隐形推手"

    肠道免疫球蛋白 A(IgA)作为黏膜免疫系统的核心效应分子,是维持宿主与肠道微生物群互利共生、保障肠道稳态的关键防线。此前研究发现,肠道细菌产生的环二核苷酸及肠腔中大量存在的微生物源性 DNA,能激活胞质 cGAS-STING 通路,但干扰素基因刺激因子STING(stimulator of interferon genes)在肠道 IgA 产生中扮演的角色及作用机制,一直是未被解开的谜题。近期一项发表于《Inflammatory Bowel Diseases》的研究《STING Promotes Intestinal IgA Production by Regulating Acetate-producing Bacteria to Maintain Host-microbiota Mutualism》,终于揭示了其中的关键机制。
    本研究中的无菌 C57BL/6 小鼠,均饲养于由格罗贝尔生物中国独家代理CBC无菌动物隔离器中。

STING 调控肠道 IgA 新机制:肠道菌群代谢物的 "隐形推手"





核心发现:STING 缺失导致肠道 IgA 应答受损

    研究团队通过对比野生型(WT)小鼠与 STING 基因敲除(Sting-/-)小鼠的肠道免疫状态,发现了显著差异。在稳态条件下,Sting-/- 小鼠的粪便和血清 IgA 水平均明显低于 WT 小鼠,肠道黏膜中产生 IgA 的 B 细胞数量也显著减少。当受到柠檬酸杆菌(模拟人类致病性大肠杆菌感染)侵袭时,Sting-/- 小鼠不仅肠道炎症更严重,细菌清除能力下降,其肠道内针对该病原体的特异性 IgA 产生也明显不足。这表明,STING 对肠道 IgA 应答的调控,无是在基础免疫稳态维持还是在病原体感染后的特异性免疫反应中,都发挥着不可或缺的作用。


机制解析:STING 不直接作用于免疫细胞,菌群代谢物是关键中介

    有趣的是,研究人员通过体外实验发现,STING 激动剂无法直接刺激 B 细胞或树突状细胞产生 IgA,且 STING 的缺失对肠道上皮细胞中负责转运 IgA 的受体(pIgR)表达也无影响。这意味着 STING 并非通过直接调控免疫细胞或 IgA 转运过程发挥作用。进一步的 16S rRNA 基因测序结果显示,Sting-/- 小鼠的肠道菌群结构发生显著改变:菌群多样性下降,短链脂肪酸(SCFA)产生菌的丰度明显减少,相关发酵通路也显著下调。其中,作为肠道内最丰富的短链脂肪酸,乙酸的含量在 Sting-/- 小鼠粪便中大幅降低,且粪便乙酸水平与 IgA 水平呈正相关。

STING 调控肠道 IgA 新机制:肠道菌群代谢物的 "隐形推手"


图A:Sting-/- 小鼠在稳定条件下和肠道感染时产生的肠道 IgA 较少
图H:感染10 天后 WT 和 Sting-/- 小鼠的结肠组织病理学

    菌群移植实验进一步证实了菌群的核心作用:将 Sting-/-小鼠的粪菌移植到无菌小鼠或抗生素预处理小鼠体内,其诱导产生的肠道 IgA 显著低于移植 WT 小鼠粪菌的组别。而当给 Sting-/- 小鼠补充外源性乙酸后,其肠道 IgA 水平和 IgA 产生细胞数量均得到有效恢复。

    此外,研究还发现,STING 对肠道 IgA 的调控依赖于乙酸受体 GPR43,且 STING 下游的 型干扰素信号参与了对产乙酸菌群的调节,构成了 “STING-1 型干扰素-产乙酸菌群-乙酸- GPR43-IgA” 的完整调控轴。




研究意义:为肠道炎症疾病提供新的干预思路

   该研究首次明确了 STING 通过调控肠道产乙酸菌群来促进 IgA 产生的分子机制,揭示了宿主天然免疫通路、肠道菌群与黏膜免疫之间的紧密联系。这一发现为炎症性肠病等肠道免疫相关疾病的防治提供了新的靶点,提示通过增强 STING 信号或调节肠道产乙酸菌群来提升肠道 IgA 水平,可能成为保护肠道健康的有效策略。
 


CBC 柔性薄膜隔离器的 "硬核支持"

   无菌小鼠的饲养是本次研究顺利开展的关键。本研究中的无菌C57BL/6 小鼠,均饲养于 Class Biologically Clean, Ltd.(CBC)的无菌动物隔离器。该隔离器配备过滤空气系统和灭菌传输端口,能为实验提供稳定的无菌环境,确保免疫缺陷小鼠仅暴露于研究所需的微生物中。

    作为柔性薄膜隔离器、洁净室等设备的领先供应商,CBC 的产品广泛应用于免疫功能低下动物研究、传染病研究及制药行业。其采用的 "搭接缝密封工艺,比传统单缝密封更耐用安全;高质量聚氨酯材料坚不可摧,且相比昂贵的不锈钢隔离器,具有更高的性价比,为科研人员提供了经济可靠的实验设备选择。

STING 调控肠道 IgA 新机制:肠道菌群代谢物的 "隐形推手"




参考文章:
STING Promotes Intestinal IgA Production by Regulating  Acetate-producing Bacteria to Maintain Host-microbiota  Mutualism
Inflammatory Bowel Diseases, 2023, 29, 946–959
https://doi.org/10.1093/ibd/izac268