北京大学北大第三医院段丽萍团队在《肠道微生物》发表研究成果，揭示肠道菌群对Piezo2的调控作用
2025/05/26
2962025年5月2日，北京大学第三医院消化科段丽萍教授团队在《肠道微生物》（Gut Microbes）上在线发表了题为《机械感受分子Piezo2受肠道菌群调控参与内脏高敏感和肠动力紊乱的发生发展》（“Mechanosensory Piezo2 regulated by gut microbiota participates in the development of visceral hypersensitivity and intestinal dysmotility”）的研究成果。
论文截图
本研究通过探究腹泻型肠易激综合征（IBS-D）患者肠道菌群紊乱对机械感受分子Piezo2的影响，揭示了肠道菌群对机械感受分子Piezo2的调控作用，为IBS-D患者的治疗提供了新的研究方向。
肠易激综合征（IBS）是一种典型的肠-脑互动异常性疾病，以慢性腹痛和排便习惯改变为主要特征，其发病机制与肠道菌群紊乱密切相关。既往研究显示，肠道菌群能够通过神经-免疫-内分泌等途径影响内脏敏感性和胃肠道（GI）动力。Piezo2作为一种机械感受分子，在感知身体各组织的机械刺激中发挥关键作用，尤其是在胃肠道中。然而，目前尚不清楚Piezo2是否受到肠道微生物群的调节，以及其在内脏高敏感性和胃肠道动力紊乱中的作用机制。
本研究纳入IBS-D患者和健康对照者（HC），对受试者进行问卷调查、直肠-肛门恒压检测以及结肠镜检查和结肠黏膜活检并免疫荧光染色，同时收集粪便标本进行肠道菌群16SrRNA测序。研究团队使用HC或IBS-D患者的粪便标本对经抗生素（ABX）灌胃清扫肠道菌群后的伪无菌小鼠进行粪便菌群移植（FMT）或同笼饲养（Co-housing）实验，检测小鼠内脏敏感性和肠道动力的变化。研究团队采用Western blot和免疫荧光法检测结肠及背根神经节（DRG）的Piezo2水平，进一步对敲低结肠或DRG的Piezo2分子的伪无菌小鼠再次进行FMT并检测内脏敏感性和肠道动力。
研究实验流程图
团队通过粪便16SrRNA测序，筛选出差异菌，进一步使用嗜黏蛋白阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila）或可变梭杆菌（Fusobacterium varium）干预伪无菌小鼠，再次评估内脏敏感性和肠道动力。最后，研究团队进行盲肠非靶向代谢组学分析和Piezo2的分子对接预测，探寻其潜在的机制。
结果显示，IBS-D患者结肠黏膜Piezo2分子的异常表达与其紊乱的肠道菌群和内脏高敏感具有显著相关。
IBS-D患者的肠道菌群经FMT或co-housing移植至伪无菌小鼠后，小鼠的结肠传输加速、粪便含水率升高及内脏敏感性增高，同时伴有结肠及DRG的Piezo2蛋白水平升高。敲低结肠及DRG的Piezo2分子后，内脏高敏感和结肠动力紊乱均有所改善。结合16SrRNA测序结果及单菌干预动物实验显示Fusobacterium varium（可变梭杆菌）是导致Piezo2表达上调及内脏高敏感和结肠动力紊乱的关键菌种。
进一步非靶向代谢组学及分子预测结果显示，菌群代谢产生的吲哚-3-乙酸和吲哚-3-丙烯酸与Piezo2分子结合，调节Piezo2的功能，参与IBS-D患者内脏高敏感及结肠动力紊乱的形成。
机械感受分子Piezo2受肠道菌群调控参与内脏高敏感和肠动力紊乱的形成
本研究为肠道菌群调控机械感受分子Piezo2参与内脏高敏感和结肠动力紊乱的形成提供了关键证据。研究首次证实肠道菌群可以调节机械感受分子Piezo2的表达，揭示了特定肠道菌（如Fusobacterium varium）在调节Piezo2表达中的关键作用。这一发现为肠道菌群与宿主神经系统之间的交互作用提供了新的视角，为开发基于肠道菌群和代谢物的新型治疗方法，特别是Piezo2作为治疗IBS-D的潜在靶点提供了理论基础和直接证据。
北京大学第三医院消化科2020级博士研究生郑浩楠为该论文的第一作者，段丽萍为通讯作者。本研究得到国家重点研发计划及国家自然科学基金的支持。
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