肠道微生物群落结构对于免疫代谢稳态十分重要，菌群异常与许多疾病有关。前人研究表明，嗜甲烷菌(McB)在体外与人类树突状细胞(DC)相互作用，调节T细胞反应，但McB在体内对宿主的免疫稳态及肠道菌群平衡有什么影响尚未研究清楚。

2021年2月丹麦哥本哈根大学E. Lea团队在Nature Communications杂志上发表题目为 Lysates of Methylococcus capsulatus Bath induce a lean-like microbiota, intestinal FoxP3⁺RORγt⁺IL-17⁺ Tregs and improve metabolism的研究成果，利用微生物组、非靶脂质组、短链脂肪酸靶向代谢组等技术探究了McB细菌提取物在高热量饮食条件下改善肥胖和免疫代谢稳态的潜力。

Lysates of Methylococcus capsulatus Bath induce a lean-like microbiota, intestinal FoxP3⁺RORγt⁺IL-17⁺ Tregs and improve metabolism

◆ 研究材料

嗜甲烷菌（Methylococcus capsulatus Bath, McB）全细胞裂解提取物；

WDREF小鼠：小鼠饲喂西方饮食（WD），饮食中添加19.5% (w/w)的酪蛋白；

WDCNTL小鼠：小鼠饲喂WD饮食，饮食中添加16.5% (w/w)的酪蛋白和3%坚果油；

WDMcB小鼠：小鼠饲喂WD饮食，饮食中添加19.5% (w/w)的McB全菌裂解物；

LFD小鼠：小鼠饲喂低脂饮食。

◆ 技术路线

16S rDNA测序、非靶脂质组、靶向短链脂肪酸

l 分析McB菌提取物对高热量饮食下肠道菌群的影响

l 分析WD_McB饮食对肠道免疫特征的影响

l 评估WD_McB饮食对肥胖表型和NAFLD的影响

l 脂质组解析WD_McB饮食对肝脏脂质沉积的改善作用

l 探究WD_McB饮食与肠道免疫平衡和菌群平衡间的关系

◆ 研究结论

1. 添加McB菌提取物可逆转高热量饮食诱导的肠道菌群变化

已知膳食脂肪会引起小鼠肠道微生物组的改变，但不同蛋白来源对微生物组的调节作用仍不清晰。

菌群检测结果表明，肥胖模型小鼠（WD_REF小鼠）与低脂饮食小鼠（LFD小鼠）相比， Parasutterella、副拟杆菌属等有益菌丰度下调10倍，与肥胖相关的Desulfivobrio菌丰度显著增高，厚壁菌门与拟杆菌门(F/B)比值上升4倍。

而WD饮食中添加McB菌提取物饲喂（WD_McB）后，小鼠菌群结构逐渐趋同于低脂饮食小鼠。

代谢组检测发现WD_McB饲喂小鼠肠道内的短链脂肪酸显著增加，这说明WD_McB小鼠从菌群结构到代谢功能都得到了显著改善。

不同饮食下模型鼠菌群变化

2. 饲喂WD_McB刺激肠道生成特异的调节性T细胞，抑制炎症

作者分析不同饮食下，模型鼠小肠和大肠固有层组织中免疫细胞数量变化，ILC3细胞、NK细胞、(TCR)-γδ+ T细胞等在各组没有差异，但WD_McB饲喂小鼠小肠和大肠中pTregs细胞数量较WD_CNTL对照组显著升高了2-3倍。

这种调节性T细胞已被证明可以抑制肠道炎症。进一步分析发现，WD_McB饲喂小鼠大肠中抑制炎症的白介素IL-10丰度显著增加，IL-10+阳性的T细胞数量也显著增多。以上结果表明，饲喂WD_McB促进了小鼠肠道形成了抑制炎症的环境。

不同饮食下肠组织免疫细胞特征及炎症因子特征

3. 饲喂WD_McB缓解饮食导致的肥胖

在McB菌提取物的干预下，肥胖小鼠受损的葡萄糖调节发生逆转，胰岛素敏感性明显改善。WD_McB饲喂小鼠较对照小鼠表现出更为稳定的体重、脂肪质量和瘦肉质量。

与WD_CNTL小鼠相比，WD_McB饲喂小鼠肝脏的脂肪化和肝细胞气球化均有所减少，体脂量显著减少，肝脏脂质堆积状况也得到缓解。

WDMcB饮食干预缓解小鼠的肥胖表型

4. WD_McB小鼠肝脏脂质沉积和炎症显著改善

研究者利用脂质组学进一步解析了WD_McB饮食干预对肝脏脂代谢的改善作用。结果表明，WD_McB饮食干预小鼠的脂质有显著恢复，更为接近低脂饮食小鼠；与WD_REF对照组相比，WD_McB干预组上调的脂质中有57%为奇数碳的脂肪酸链，而下调的脂质中80%为偶数碳的脂肪酸链（前人研究发现奇数碳链的脂质与胰岛素抵抗和2型糖尿病呈负相关）。

此外，WD_McB小鼠NAFLD症状也显著减轻，免疫组化显示CD3+ T细胞和Ly6G+中性粒细胞显著减少，血液中的IL-22、IL-18和IL-17水平升高，这反映了WD_McB小鼠肝脏免疫浸润的降低。

肝脏脂质组分析和免疫特征分析

5. 饲喂WD_McB改善结肠粘液的产生，促进肠道微生物平衡

肠道免疫、粘蛋白分泌和共生微生物之间的动态平衡关系到肠道健康。WD饮食引起了小鼠结肠粘液分泌减少，中性粘蛋白、硫粘蛋白和唾液粘蛋白均持续下调。WD_McB饮食干预逆转了结肠粘液分泌状况，改善了肠道健康。

为评估肠道免疫特征与菌群变化间的关联，研究者分析了适应性免疫缺陷的RAG2−/−小鼠对WD_McB饮食干预的响应。结果发现饲喂WD_McB饮食无法逆转RAG2−/−小鼠在高热量饮食下的肠道菌群变化，这说明WD_McB饮食是通过激活适应性免疫来改善菌群结构和肥胖表型的。

WD_McB饮食促进肠道粘液分泌和菌群平衡

◆ 结语

宿主和肠道菌群间的相互作用受饮食调节，并在免疫稳态中发挥关键作用。

本研究发现，在高脂高糖的西方饮食中添加McB菌全细胞裂解提取物，可以逆转西方饮食引起的肠道微生物群的变化，改善NAFLD和肥胖表型。McB菌提取物改善了高热量饮食下模型鼠的葡萄糖调节能力，减少脂肪沉积，减少肝脏免疫浸润。WD_McB饮食促进了小肠和大肠组织中3重阳性 (Foxp3⁺RORγt⁺IL-17⁺) 调节性T细胞生成，增加了小鼠的抗炎活性。这些数据表明McB菌全细胞裂解液可以重塑肥胖小鼠的免疫表型和肠道菌群结构，具有改善免疫代谢稳态的潜力。