UC癌变的新机制：副萨特菌（P.e）通过致病性NETosis加剧实验性结肠炎及其相关结直肠癌
溃疡性结肠炎相关结直肠癌的发生发展与肠道菌群失调及中性粒细胞胞外陷阱的异常活化密切相关。2025年12月，华南理工大学医学院附属第二医院（广州市第一人民医院）消化疾病中心黄重阳教授、周永健教授及张海燕教授团队在消化病学顶级期刊《Gut》（IF：24.5）上在线发表了题为“Parasutterella excrementihominis exacerbates experimental colitis and colitis-associated colorectal cancer via pathogenic NETosis activation”的研究论文。重点结论如下：
① P.e在活动期UC患者粪便及炎症结肠黏膜中高度富集，其丰度与疾病活动评分呈正相关，且是活动期UC的独立危险因素。
② 该菌通过增强宿主碳水化合物代谢产生琥珀酸和6-羟 基己酸，二者分别激活中性粒细胞表面的SUCNR1和GPR84受体，协同诱导NLRP3炎症小体活化和GSDMD依赖性NETosis，进而加剧肠道屏障损伤及慢性炎症。
③ P.e及其代谢产物显著促进中性粒细胞浸润、NETs形成及结直肠肿瘤发生，而Padi4敲除或中性粒细胞特异性Gsdmd缺失可阻断这一促癌效应。
④ 高碳水或高脂饮食促进该菌在肠道内扩张，而生酮饮食则能显著抑制其定植，提示通过膳食干预靶向P.e-代谢物-NETosis轴具备临床转化潜力。
该研究首次系统阐明P.e通过特定代谢产物劫持中性粒细胞NETosis驱动UC癌变的全新致病机制，为炎症性肠病及相关结直肠癌的微生态靶向治疗提供了重要理论依据。
背景：Parasutterella excrementihominis（P.e）是一种在溃疡性结肠炎（UC）患者中富集的β-变形菌纲物种，与慢性炎症相关。然而，其在UC进展及结肠炎相关结直肠癌（CAC）中的机制作用尚不明确。
目的：本研究旨在探究P.e在UC和CAC中的致病作用，重点关注其诱导中性粒细胞胞外陷阱（NETs）形成的机制及潜在通路。
方法：分析UC患者与健康对照的临床粪便样本中P.e丰度。利用葡聚糖硫 酸钠（DSS）诱导的结肠炎模型及氧化偶氮甲烷/DSS诱导的CAC小鼠模型评估细菌致病性。对单菌定植的无菌小鼠进行RNA测序及代谢组学分析，并通过体外细胞实验阐明细菌代谢产物在NETosis中的作用。
结果：P.e在UC患者中显著富集，并通过增加结肠中性粒细胞浸润及NETs形成加剧小鼠结肠炎和CAC。代谢组学分析揭示，P.e增强宿主碳水化合物代谢能力，导致琥珀酸（Suc）和6-羟 基己酸（6-HHA）生成增多。这些代谢产物通过琥珀酸受体1/G蛋白偶联受体84信号通路，激活脂多糖（LPS）预激中性粒细胞中gasdermin D（GSDMD）依赖的NETosis。反之，中性粒细胞特异性Gsdmd缺失可减轻代谢产物驱动的肿瘤发生。
结论：本研究发现P.e是UC和CAC致病过程中的关键微生物驱动因素。该细菌通过产生特定代谢产物（Suc和6-HHA）诱导致病性NETosis，显著加速疾病进展。靶向该细菌或其代谢轴为炎症驱动的结直肠癌变提供了新型治疗策略。
溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性炎症性肠病（IBD），由于持续的黏膜损伤和失调的免疫应答，显著升高结肠炎相关结直肠癌（CAC）的风险。菌群失调，特别是变形菌门的富集，是UC和CAC的标志。然而，该菌门内特定病原体的机制作用仍不明确。
Parasutterella属是β-变形菌纲的一个成员，被广泛认为是人类胃肠道中的常驻菌群，与包括IBD在内的多种宿主健康结局相关。在人类中，Parasutterella excrementihominis（P.e）是该属的主要物种。因其与代谢紊乱和IBD严重程度的关联，P.e被视为一种潜在病原体。近期研究表明，Parasutterella在高碳水化合物饮食条件下参与脂肪酸生成和体重增加，尤其在2型糖尿病和肥胖个体中。尽管其在UC患者中普遍存在，但连接P.e与疾病进展的确切作用尚未阐明。
UC和CAC中的慢性炎症由失调的免疫应答驱动，包括异常的中性粒细胞活化。近期研究强调中性粒细胞胞外陷阱（NETs）是UC发病机制中介导黏膜损伤的关键因素。NETs是NETosis过程中释放的网状结构，可通过活性氧（ROS）及S100A8/9和IL-1β等炎症介质加剧上皮损伤。髓过氧化物酶（MPO）、中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）和瓜氨酸化组蛋白是NETs的关键组分。细胞内钙积聚和肽酰基精氨酸脱亚氨酶4（PADI4）活化驱动NETs形成。PADI4将组蛋白上特定带正电荷的精氨酸残基转化为中性的瓜氨酸残基，从而促进瓜氨酸化组蛋白H3（CitH3）的释放。Gasdermin D（GSDMD）是一种对细胞焦亡至关重要的蛋白，在NETs形成及损伤相关分子模式（DAMPs）的快速释放中发挥关键作用。GSDMD依赖的NETosis在慢性炎症性疾病的发生发展中至关重要。失调的NETosis可能加剧UC中的黏膜损伤。然而，触发NETs形成的微生物因素仍不明确。因此，治疗性阻断NETosis可减轻屏障破坏和炎症反应，从而延缓UC和CAC进展。
活动期UC期间肠道微生物组的失衡凸显了特定微生物在失调免疫应答和肠黏膜炎症中的关键作用。本研究探讨P.e及其代谢产物如何促进NETosis、慢性炎症及CAC进展。P.e常见于UC患者粪便中，且与疾病严重程度相关。P.e在无菌（GF）小鼠体内的定植可促进碳水化合物代谢和有机酸生成。源自P.e的代谢产物促进NETs形成，在实验性结肠炎和CAC中维持慢性结肠炎进展和屏障功能障碍。本研究为P.e-NETs轴在UC和CAC中的致病作用提供了新见解。
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P.e在UC和CAC患者中丰度增高
我们初步利用GMrepo数据库分析了IBD患者粪便样本中P.e的丰度。结果显示，在四个数据集中，IBD患者及UC患者中Parasutterella属的丰度均高于健康个体（图1A–C）。随后，我们验证了来自中国广州本院的115例UC患者（包括36例缓解期和79例活动期）及20例健康对照粪便样本中的P.e水平。定量PCR显示，与缓解期患者和健康对照相比，活动期UC患者中P.e丰度显著升高（图1D）。此外，P.e丰度与UC疾病活动度相关，表现为其丰度与Mayo评分、C反应蛋白及红细胞沉降率呈正相关（图1E）。ROC曲线分析进一步表明P.e对活动期UC具有诊断价值，曲线下面积为0.875。逻辑回归分析显示P.e丰度是活动期UC的独立危险因素。
图1 UC患者中P.e丰度升高。（A–C）利用GMrepo数据库现有宏基因组数据分析IBD粪便样本中P.e相对丰度：Cardiff队列和PRISM/STINKI队列。（D）使用定量PCR检测115例UC患者（36例缓解期，79例活动期）及20例健康对照粪便中P.e。（E）Spearman相关分析计算UC患者中P.e水平与Mayo评分、C反应蛋白值及红细胞沉降率值的相关性。（F）定量PCR检测健康对照、不同病程UC患者粪便中P.e。（G）定量PCR检测健康对照、无CRC发展的UC患者及CAC患者粪便中P.e。（H）检测活动期UC患者炎症与非炎症结肠黏膜中P.e。（I–J）通过FISH检测活动期UC炎症活检组织及缓解期UC结肠黏膜中的P.e。数据以均值±SEM表示。NS，无显著差异；p<0.05，p<0.01，p<0.001，****p<0.0001。CAC，结肠炎相关结直肠癌；CRC，结直肠癌；IBD，炎症性肠病；UC，溃疡性结肠炎.
有趣的是，随着病程延长或合并结肠癌，UC患者中P.e丰度增加（图1F,G）。然而，多变量回归分析揭示了关于UC患者中P.e丰度相关因素的重要发现：病程是一个强有力的预测因子，年龄也表现出显著正相关，而结直肠癌的存在则无关联。此外，活动期UC患者炎症结肠部位中P.e丰度高于非炎症区域（图1H）。为对P.e在肠黏膜中进行空间定位，我们进行了FISH检测。该分析证实，活动期UC患者的炎症结肠黏膜内存在P.e菌簇，而在缓解期患者黏膜中则稀少或缺失（图1I,J）。总之，这些发现表明P.e在UC中富集且与疾病严重程度相关。
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P.e加剧小鼠结肠炎发展
为验证临床数据提示的P.e潜在致病作用，我们建立了小鼠结肠炎模型。小鼠灌胃活菌、热灭活菌、P.e培养上清液或对照培养基，随后接受DSS诱导的结肠炎（图2A）。为探究P.e定植的时间动态，我们分析了DSS诱导结肠炎期间胃肠道各区段中其丰度（图2B–D）。数据显示，P.e优先定植于抗生素处理小鼠，粪便样本中丰度增加70倍，结肠组织中增加60倍以上，而小肠仅增加10倍。DSS处理后，定植水平逐渐下降，但在所有受检组织中仍可检测到，表明细菌在结肠炎发展过程中持续存在（图2B–D）。
图2 P.e加剧小鼠DSS诱导的结肠炎。（A）小鼠灌胃活Pe、热灭活Pe（Pe-HK）、细菌培养上清液（Pe-CS）或对照培养基，随后接受DSS诱导实验性结肠炎。（B–D）Pe组中，在指定时间点收集小鼠肠腔粪便、结肠组织及小肠组织，通过定量PCR评估Pe丰度。（E）体重变化评估。（F）DSS处理后监测疾病活动指数。（G–H）DSS处理第7天处死小鼠，测量结肠长度。（I–J）结肠切片行组织学检查并量化病变面积（比例尺：100μm）。（K–L）免疫染色分析结肠Ly6G⁺中性粒细胞、F4/80⁺单核巨噬细胞及CD8⁺ T细胞浸润（比例尺：100μm）。数据以均值±SEM表示，n=6只/组。DSS，葡聚糖硫 酸钠；NS，无显著差异。p<0.05，p<0.01，p<0.001。数据代表三次独立实验.
研究发现，活P.e定植显著加剧DSS诱导的结肠炎，表现为体重下降加剧、疾病活动指数升高和结肠缩短更明显（图2E–H）。组织学分析证实了上述结果，显示广泛的上皮损伤和免疫细胞浸润（图2I,J）。关键的是，给予细菌培养上清液可重现活菌的致病效应，而热灭活菌则不能（图2E–J）。这些结果提示P.e可能通过特定代谢产物诱导肠道炎症。
为理解其致病作用，我们通过免疫染色评估了结肠免疫细胞浸润。如图2K,L所示，P.e诱导Ly6G⁺中性粒细胞向结肠固有层浸润，而其他免疫细胞（包括CD8⁺ T细胞和F4/80⁺单核细胞）在各组间无显著差异。这些发现表明P.e与促炎性中性粒细胞在结肠炎进展中存在潜在相互作用。因此，在P.e定植小鼠DSS处理期间，我们给予Ly6G中和抗体以清除中性粒细胞。中性粒细胞清除有效减轻了由P.e引起的结肠炎症，提示P.e通过增强炎症性中性粒细胞活化加剧结肠炎症。
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P.e触发NETs加剧肠道炎症
为探究P.e激活中性粒细胞的机制，我们对接受活菌或对照培养基处理（联合或不联合DSS）的小鼠结肠组织进行了RNA-seq分析（图3A）。DSS处理后，P.e定植导致结肠中179个基因上调（图3B,C）。CSF3R、CXCL2和CXCR2 mRNA表达水平趋势与IHC分析中的中性粒细胞浸润一致（图3D,E）。此外，与NETs相关的基因，包括PADI4、S100A8/9、MMP8/9和LCN2，在DSS处理后P.e处理组小鼠中较对照组显著升高（图3D）。我们还发现，P.e处理组小鼠在DSS后，特定促炎细胞因子和趋化因子（包括IL-6、IL-17A、CXCL2/3、CCL2/4/7和IL-1α/β）表达增加（图3E）。若干炎症介质，包括NLRP3、NLRP12、G蛋白偶联受体84（GPR84）和ACOD1，在DSS暴露后P.e处理组小鼠结肠中高表达（图3F）。京都基因与基因组百科全书通路分析进一步表明，由P.e上调的基因显著富集于与NETs形成和IBD相关的通路中（图3G）。
图3 P.e触发NETosis加剧结肠炎。（A）收集灌胃活P.e和对照培养基的对照或DSS小鼠（n=3）结肠组织进行RNA测序。（B）RNA-seq分析转录组中差异表达基因数量直方图。（C）火山图展示两组小鼠差异基因表达。（D–F）热图展示两组小鼠差异基因表达。（G）DSS暴露后P.e定植小鼠较对照小鼠差异基因的KEGG通路富集分析。（H）实时定量PCR检测细胞因子相对mRNA表达水平。（I–J）MPO（绿）和CitH3（红）免疫荧光双染检测NETs形成（比例尺：50μm）。（K–P）在Padi4⁻/⁻及同窝野生型小鼠中研究P.e的致病效应。（K）体重变化评估。（L）DSS处理后监测疾病活动指数。（M–N）DSS处理第7天处死小鼠，测量结肠长度。（O–P）结肠切片行组织学检查并量化病变面积（比例尺：100μm）。数据以均值±SEM表示，n=6只/组。NS，无显著差异；p<0.05；p<0.01；p<0.001。数据代表三次独立实验。CitH3，瓜氨酸化组蛋白H3；DAI，疾病活动指数；DSS，葡聚糖硫 酸钠；KEGG，京都基因与基因组百科全书；MPO，髓过氧化物酶；NETs，中性粒细胞胞外陷阱；WT，野生型。
qPCR分析结果进一步验证了RNA-seq发现，显示在P.e处理的DSS小鼠结肠中，与中性粒细胞活化和NETs形成相关的基因（S100A8/9、MMP8/9、CTSG、CXCR2、LCN2、CSF3/3R和PADI4）显著上调（图3H）。为直接研究P.e在结肠炎期间对肠道NETs形成的影响，我们对结肠组织进行了MPO和CitH3双重免疫荧光染色。分析显示，P.e定植促进了DSS处理结肠中MPO⁺/CitH3⁺细胞的浸润（图3I,J）。我们随后引入Padi4基因缺陷小鼠，以探究由P.e驱动的NETs潜在作用。值得注意的是，Padi4缺失减轻了P.e驱动的肠道炎症，表现为粪便出血、体重下降、结肠缩短和组织学评分水平相似（图3K–P）。这些结果表明P.e部分通过引起NETs形成而触发结肠炎。
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P.e促进结肠炎相关肿瘤发生
长期慢性肠道炎症促进UC患者癌变。我们推测P.e可能劫持中性粒细胞陷阱以推动慢性结肠炎及其相关肿瘤发生的发展。在氧化偶氮甲烷（AOM）/DSS诱导的CAC模型建立后，P.e定植小鼠表现出加剧的结肠炎症，表现为显著的体重下降和结肠缩短（图4A,B）。在CAC模型中观察到类似结果，即给予细菌培养上清液同样促进肿瘤进展（图4C–F）。
图4 P.e促进结肠炎相关肿瘤发生。（A–F）雄性C57/BL6小鼠给予活Pe、细菌培养上清液（Pe-CS）或对照培养基后，接受AOM/DSS诱导CAC模型。（A）每3天监测AOM/DSS给药后体重变化。（B）第61天处死小鼠，测量结肠长度。（C）测量肿瘤体积和数量。（D）各组小鼠结肠代表性图像。（E–F）结肠切片行组织学检查并量化病变面积（比例尺：100μm）。（G）结肠肿瘤Ki67染色代表性IHC图像（比例尺：100μm）。（H）小鼠结肠组织MPO（绿）和CitH3（红）染色代表性免疫荧光图像（比例尺：100μm）。（I）CAC小鼠结肠组织中Ki67及MPO⁺CitH3⁺阳性细胞定量分析。（J）实时定量PCR检测细胞因子相对mRNA表达水平。数据以均值±SEM表示。n=4–10。NS，无显著差异；p<0.05；p<0.01，p<0.001，****p<0.0001。数据代表三次独立实验。AOM，氧化偶氮甲烷；CAC，结肠炎相关结直肠癌；CitH3，瓜氨酸化组蛋白H3；DSS，葡聚糖硫 酸钠；MPO，髓过氧化物酶。
P.e及其细菌上清液显著增加CAC诱导肿瘤中Ki67阳性细胞数量（图4G–I）。此外，在经P.e及其培养上清液处理的CAC小鼠结肠中，观察到更高比例的MPO/CitH3阳性细胞，以及与炎性中性粒细胞相关基因（如MPO、S100A8/9、MMP3/9/10、CCL4、CAMP、LTF和CTSG）表达升高（图4H–J）。此外，免疫荧光分析显示P.e定植导致肠道屏障通透性增加。这些发现表明P.e增强NETs产生，从而加剧结肠炎相关肿瘤发生。
为探究PADI4介导的NETosis在P.e促肿瘤效应中的作用，我们利用AOM/DSS CAC模型，将该菌定植于Padi4-KO小鼠和野生型同窝对照小鼠。Padi4的基因缺失赋予了对P.e驱动肿瘤发生和结肠炎症的保护作用。暴露于P.e的Padi4-KO小鼠结肠肿瘤负荷减轻，伴随结肠组织中MPO、S100A8/9和MMP9/10表达水平降低。
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P.e诱导无菌小鼠代谢转变
建立悉生动物模型以研究P.e对宿主的代谢调控作用。血平板涂片和革兰染色证实P.e在GF小鼠胃肠道内定植。P.e定植未影响GF小鼠体重。值得注意的是，定植P.e的GF小鼠结肠组织学检查未显示上皮损伤或免疫细胞浸润迹象。此外，P.e定植未影响GF结肠组织中紧密连接蛋白或促炎基因的表达。
随后，我们对有或无P.e定植的GF小鼠结肠组织进行RNA测序。在P.e定植结肠中 共有248个基因差异表达（图5A），其中若干代谢基因如Ins2、G6pc2和Mafb表达升高（图5B,C）。Ins2基因编码胰岛素，一种调节碳水化合物和脂质代谢的关键激素。
图5 P.e单菌定植诱导无菌（GF）小鼠结肠代谢基因特征改变。（A）火山图展示GF小鼠与P.e单菌定植GF小鼠结肠组织中差异表达基因。（B–C）热图显示P.e单菌定植GF小鼠结肠中上调或下调的代表性代谢相关基因。数据以均值表示（n=3）。GF，无菌；P.e，Parasutterella excrementihominis。
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P.e通过碳水化合物代谢调控6-HHA和Suc合成
我们随后对有无P.e定植的GF小鼠血清和粪便样本，以及培养上清液和对照培养基进行了代谢组学分析（图6A）。代谢组学分析揭示了对照样本与P.e定植样本之间显著的代谢物谱差异（图6B–D）。
图6 P.e产生促炎代谢产物。（A）收集GF小鼠粪便和血清样本及细菌培养上清液进行非靶向代谢组学分析（n=5）。（B）培养上清液中差异代谢物火山图。（C–D）GF小鼠粪便和血清中代谢物变化的火山图。（E）培养基中差异代谢物热图。（F–G）GF小鼠粪便和血清中差异代谢物热图。（H）P.e培养上清液及对照培养基中6-HHA和Suc水平。（I）GF小鼠粪便中6-HHA、3-HHA、Suc和3-PLA水平。（J）GF小鼠血清中6-HHA、Suc和3-PLA水平。3-HHA，3-羟 基癸酸；3-PLA，3-苯乙酸；6-HHA，6-羟 基己酸；GF，无菌；Suc，琥珀酸。
在此，P.e定植主要影响若干代谢物类别，包括碳水化合物、有机酸和吲哚类（图6E–G）。在P.e定植小鼠中，粪便中葡萄糖残基（如蔗糖、酮糖及多种麦芽寡糖）水平显著降低。与此一致，这些小鼠血液中半乳糖醇、海藻糖和棉子糖水平较低，提示P.e可能增强宿主碳水化合物吸收与代谢。P.e定植小鼠粪便中色氨酸代谢物水平呈现复杂性，某些吲哚衍生物（包括4-羟 基吲哚和吲哚乳酸）水平升高，而其他物质（包括吲哚-3-羧酸和7-羟 基星形孢菌素）水平降低。通路分析表明，细菌定植影响宿主代谢，特别是脂肪酸氧化、酮体代谢和三羧酸循环。
我们随后试图鉴定由P.e产生的特定代谢物。代谢组学分析显示，P.e定植小鼠血浆中多种有机酸水平升高，包括3-羟 基丁酸、2-羟 基丁酸、3-苯乙酸（3-PLA）和6-羟 基己酸（6-HHA）（图6G,J）。P.e定植小鼠粪便中3-PLA、烟酸（NA）、吲哚乳酸（ILA）、3-羟 基癸酸（3-HHA）、6-HHA和琥珀酸（Suc）水平升高（图6F,I）。引人注目的是，细菌培养上清液本身富集了三种关键代谢物：苹果酸（MA）、6-HHA和Suc（图6E,H）。这种体内定植与体外培养之间的重叠模式证实P.e是这些代谢物的直接来源。总之，P.e能将碳水化合物转化为三羧酸循环相关的有机酸。
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6-HHA和Suc通过GPR84/SUCNR1信号促进
LPS诱导的中性粒细胞NETosis
随后，我们研究了P.e在结肠炎进展过程中触发NETosis的代谢产物。将脂多糖（LPS）活化的骨髓（BM）来源中性粒细胞分别暴露于代谢产物（Suc、NA、ILA、MA、3-HHA、6-HHA和3-PLA），并分析炎症细胞因子水平。结果表明，仅6-HHA和Suc增强了多种炎症介质（如ELANE、S100A9、CCL4和IL-1β）的表达（图7A）。然而，6-HHA和Suc未引起佛波醇-12-肉豆蔻酸酯-13-乙酸酯（PMA）处理中性粒细胞中炎症因子表达上调。进一步观察发现，6-HHA和Suc不仅上调NETs相关基因（包括ELANE、S100A8/9、LCN2、CAMP和MMP9/10）的表达，还增强了多种趋化因子（包括CCL2/3/4和CXCL2/9）的表达（图7B）。与此一致，6-HHA和Suc促进NETosis，表现为LPS刺激细胞中MPO⁺/CitH3⁺免疫染色阳性及SYTOX Green染色阳性细胞数量增加（图7C–F）。结果表明，6-HHA和Suc显著增加LPS预激BM中性粒细胞中NLRP3炎症小体活化和GSDMD切割（图7G,H）。在人源多形核中性粒细胞（PMNs）中观察到类似结果，即经LPS刺激并接受6-HHA和Suc处理后，PMNs中促炎基因（S100A8/9、ELANE、CAMP、MMP9等）表达水平升高，MPO/CitH3免疫染色及SYTOX Green染色阳性细胞数量增加。此外，6-HHA和Suc同样触发LPS处理PMNs中NLRP3炎症小体活化和GSDMD切割。
图7 6-HHA和Suc促进GSDMD依赖性NETosis。（A）LPS预激BM中性粒细胞对指定代谢产物（各5mM）应答中细胞因子相对mRNA表达水平。（B）LPS预激BM中性粒细胞对6-HHA和Suc应答中细胞因子和趋化因子相对mRNA表达水平。（C）LPS预激BM中性粒细胞对6-HHA和Suc应答中MPO（红）和CitH3（绿）染色代表性免疫荧光图像（比例尺：20μm）。（D）LPS预激BM中性粒细胞暴露于6-HHA和Suc后SYTOX Green染色代表性免疫荧光图像（比例尺：20μm）。（E–F）MPO⁺CitH3⁺阳性及SYTOX Green阳性细胞计数定量分析。（G–H）BM中性粒细胞中MPO、CitH3、NLRP3、GSDMD和IL-1β蛋白水平免疫印迹检测及定量分析。数据以均值±SEM表示（n=4–5）。NS，无显著差异；p<0.05，p<0.01，p<0.001，****P<0.0001。6-HHA，6-羟 基己酸；BM，骨髓；CitH3，瓜氨酸化组蛋白H3；GSDMD，gasdermin D；LPS，脂多糖；MPO，髓过氧化物酶；Suc，琥珀酸。
既往研究表明，GPR84识别中链脂肪酸，而琥珀酸受体1（SUCNR1）识别Suc。这两种受体的激活均参与调节免疫和炎症反应。分子对接结果显示，Suc对SUCNR1具有中等亲和力（Vina评分：-5 kcal/mol）。同时，分子对接结果表明6-HHA对GPR84表现出较优亲和力（Vina评分：-5.3 kcal/mol）。此外，结果表明6-HHA激活BM中性粒细胞中的GPR84，Suc激活SUCNR1。与此一致，分析GEO数据集显示，与健康对照相比，活动期UC患者结肠切片中GPR84和SUCNR1均上调。这些发现强调了肠道炎症背景下代谢感应受体与免疫应答之间复杂的相互作用。
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6-HHA和Suc引发GSDMD依赖性NETs形成，
促进结肠炎和CAC发展
为确认这些发现的体内意义，在DSS处理后给予小鼠6-HHA和Suc。在野生型小鼠中，给予6-HHA和Suc加剧了结肠炎症状，包括体重下降、便血和结肠缩短（图8A–D）。组织学分析显示，经6-HHA和Suc处理的野生型小鼠结肠组织损伤更严重，炎性细胞浸润更多（图8E,F）。在CAC模型中，野生型小鼠体内存在6-HHA和Suc导致结肠肿瘤数量和体积增加（图8G–M）。在经6-HHA和Suc处理的CAC小鼠结肠组织中，NETs形成相关指标（包括MPO、S100A8/9和切割的GSDMD）蛋白表达水平上调（图8N）。
图8 6-HHA和Suc加剧CAC小鼠肠道炎症。（A–F）DSS处理后小鼠口服给予6-HHA和Suc。（A）体重变化评估。（B）DSS处理后监测疾病活动指数。（C–D）DSS处理第7天处死小鼠，测量结肠长度。（E–F）结肠切片行组织学检查并量化病变面积（比例尺：100μm）。（G）小鼠口服给予6-HHA和Suc后接受AOM/DSS诱导CAC模型。（H）每3天监测AOM/DSS给药后体重变化。（I）第61天处死小鼠，测量肿瘤体积和数量。（J）测量结肠长度。（K）各组小鼠结肠代表性图像。（L–M）结肠切片行组织学检查并量化病变面积（比例尺：300μm）。（N）CAC小鼠中MPO、GSDMD、S100A8和S100A9蛋白水平免疫印迹检测及定量分析。数据以均值±SEM表示。n=6。NS，无显著差异；p<0.05，p<0.01，p<0.001，****p<0.0001。数据代表三次独立实验。6-HHA，6-羟 基己酸；AOM，氧化偶氮甲烷；CAC，结肠炎相关结直肠癌；DSS，葡聚糖硫 酸钠；GSDMD，gasdermin D；MPO，髓过氧化物酶；Suc，琥珀酸。
为确定结肠炎加剧是否为P.e特异性所致，将五种共生细菌分别定植于GF小鼠，随后以DSS激发。我们将P.e与其他细菌（包括Streptococcus gordonii、Bacteroides vulgatus、Ruminococcus bromii和Escherichia coli）进行比较。细菌培养上清液的液相色谱-串联质谱分析显示，P.e同时产生6-HHA和Suc，而S. gordonii仅产生6-HHA，B. vulgatus仅产生Suc。R. bromii不产生这两种代谢物，E. coli作为变形菌门的代表性对照。代谢物生成量与疾病严重程度直接相关。仅P.e单菌定植重现了全部重症结肠炎表型，包括体重下降、DAI升高、结肠缩短和组织学损伤。这包括MPO/CitH3阳性细胞增多及NETosis相关基因显著上调。而S. gordonii和B. vulgatus引起的表型较P.e轻微，R. bromii和E. coli未使结肠炎较DSS单独处理组恶化。P.e更强的致病性表明，同时产生6-HHA和Suc驱动了其独特的促炎协同效应。
鉴于GSDMD在调控NETs形成及炎症物质释放中的关键作用，采用中性粒细胞特异性Gsdmd缺陷小鼠（Gsdmd^fl/fl^ S100A8-Cre）验证代谢物驱动的NETosis。Gsdmd缺失有效抑制了由6-HHA和Suc加速的CAC进展，表现为体重下降、结肠缩短和结肠肿瘤负荷相当（图9A–G）。Gsdmd^fl/fl^ S100A8-Cre小鼠在6-HHA、Suc和对照组间表现出相似的MPO、S100A8/9和MMP9/10表达水平（图9H）。这些数据直接将中性粒细胞GSDMD与体内代谢物诱导的NETs形成联系起来，强化了其在介导6-HHA和Suc促炎效应中的关键作用。
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年龄相关的P.e增加促进
结肠炎相关结直肠肿瘤发生
既往研究指出老年人粪便中P.e水平升高。为深入探究，我们利用16S rRNA分析检测了老龄（18月龄）和年轻（2月龄）小鼠的微生物组成。衰老与小鼠体内P.e显著扩张相关。值得注意的是，将老龄供体粪便微生物移植（FMT）至受体小鼠，加速了AOM/DSS诱导的肿瘤表型，凸显了年龄相关菌群失衡在促进CAC中的关键作用。组织学分析进一步证实，年龄相关的P.e增加加剧了结肠肿瘤发生。
图9 GSDMD缺失减轻代谢物驱动的CAC进展。（A）Gsdmd^fl/fl^小鼠及Gsdmd^fl/fl^ S100A8-Cre小鼠口服灌胃6-HHA、Suc或PBS，并接受AOM/DSS诱导CAC。（B）每3天监测AOM/DSS给药后体重变化。（C）测量肿瘤体积和数量。（D）第61天处死小鼠，测量结肠长度。（E）各组小鼠结肠代表性图像。（F–G）结肠切片行组织学检查并量化病变面积（比例尺：200μm）。（H）实时定量PCR检测MPO、S100A8/9和MMP9/10相对mRNA表达水平。数据以均值±SEM表示。n=4–6。NS，无显著差异；p<0.05，p<0.01，p<0.001，****p<0.0001。数据代表三次独立实验。AOM，氧化偶氮甲烷；CAC，结肠炎相关结直肠癌；DSS，葡聚糖硫 酸钠；GSDMD，gasdermin D；MPO，髓过氧化物酶。
鉴于P.e与碳水化合物代谢的联系，我们随后研究了特定膳食成分如何影响其定植和扩张。定植P.e的年轻小鼠接受八种不同膳食方案饲养2周。这些膳食包括对照饮食、高脂饮食（HFD）、高碳水化合物/低脂饮食（HC）、菊粉补充饮食、纤维素补充饮食（高纤维，HFB）、维生素D3补充饮食（VD）、低支链氨基酸饮食（LBCAA）和生酮饮食（KTD）。HFD和HC摄入与小鼠体重增加趋势相关，而HFB、LBCAA和KTD导致相对较低的体重。值得注意的是，16S rRNA测序显示饮食显著改变了微生物组成。以Simpson和Shannon指数衡量，KTD饮食较对照饮食提高了α多样性。细菌分析显示，VD喂养和HFD喂养小鼠中Parasutterella丰度较高。值得注意的是，HC饮食小鼠中Parasutterella水平升高，提示高碳水化合物摄入可能特异性促进该病原体生长。相反，HFB、LBCAA和KTD饮食喂养小鼠中Parasutterella丰度略有下降，其中KTD饮食效果最显著。细菌网络分析显示，与其他饮食相比，KTD饮食小鼠中Parasutterella水平受Allobaculum影响，提示在生酮饮食调控下这两个属间存在潜在相互作用。PCR定量证实，P.e定植在HC和HFD喂养小鼠中增强，而在KTD喂养小鼠中受到抑制。在接受膳食干预的老龄小鼠中观察到类似趋势。P.e丰度对膳食干预的可塑性提供了前瞻性治疗途径。
既往研究已鉴定出数种与UC相关的细菌，其中大肠杆菌、梭杆菌和脆弱拟杆菌常被提及。P.e因其与人类健康的复杂关系而日益受到关注。UC以微生物多样性降低和变形菌门（包括Parasutterella）水平升高为特征。这种菌群失调状态可能与肠道屏障功能障碍加剧和炎症标志物升高相关，提示Parasutterella在疾病严重程度中发挥致病作用。本研究概述了一种致病过程，即P.e通过其代谢产物触发NETosis，从而加剧实验性结肠炎和CAC。P.e独特地产生6-HHA和Suc以激活GPR84/SUCNR1，将细菌代谢与中性粒细胞过度活化联系起来。
临床研究报告了Parasutterella与多种代谢和免疫紊乱（如肥胖、糖尿病和IBD，特别是活动性疾病）之间的相关性。这与我们发现P.e在活动期UC患者粪便中大量存在的结论一致。P.e以调节胆固醇代谢和胆汁酸谱的能力著称，这可能对维持肠道屏障完整性和调控炎症至关重要。小鼠模型中Parasutterella的定植与回肠胆汁酸转运蛋白基因（如Asbt和Osta/Ostb）及肝脏胆汁酸合成基因（如Cyp7a1）表达的变化相关，提示其在胆固醇代谢和胆汁酸稳态中的作用。
我们的分析显示，P.e定植导致GF小鼠结肠中3-羟甲基-2-甲基戊二酰辅酶A合酶1（Hmgcs1）表达降低。HMGCS1是甲羟戊酸途径中的关键酶，该途径是合成胆固醇和多种异戊二烯类化合物的关键过程。Hmgcs1失调可能破坏胆固醇代谢并改变胆汁酸池，从而加剧UC中的黏膜炎症和上皮损伤。在分析细菌代谢产物时，我们发现P.e有助于将碳水化合物转化为有机酸。特别是，P.e在体外（培养基中）和体内（粪便样本中）均产生6-HHA和Suc。
近期研究强调P.e是肠易激综合征患者慢性肠道炎症发生发展的关键驱动因素。然而，其在调节免疫应答中的确切作用仍很大程度上未知。本研究发现P.e是一种关键致病共生菌，通过其代谢产物（6-HHA和Suc）激活致病性NETosis，从而加剧UC和CAC。该过程关键依赖于PADI4，即在NETs形成过程中负责组蛋白瓜氨酸化的酶。然而，PADI4在肠道炎症中的作用复杂且依赖环境。近期证据表明，PADI4介导的NETosis可形成基于纤维蛋白的免疫血栓形成，限制DSS诱导结肠炎中的直肠出血。相反，其他证据显示，中性粒细胞来源的PADI4通过胞外囊泡传递，可瓜氨酸化肠上皮细胞中的CKMT1，从而破坏线粒体能量代谢和屏障功能。因此，NETosis激活在结肠炎发展中可能具有双重功能。NETosis结局的这种差异可能受特定微生物触发因素和炎症微环境影响。例如，来自P.e等致病共生菌的代谢产物（6-HHA/Suc）可能通过激活NLRP3炎症小体和释放DAMPs，使NETosis偏向更具细胞毒性且持续的炎症反应。
暴露于P.e代谢产物6-HHA和Suc的LPS预激BM中性粒细胞表现出NLRP3炎症小体活化和NETs形成增强。在小鼠UC和CAC模型中，P.e或其培养基促进结肠中NETs和炎性细胞因子产生。然而，6-HHA和Suc特异性增强LPS预激的NETosis，而不影响PMA诱导的NETs，提示LPS和PMA存在不同信号通路。相反，PMA直接激活蛋白激酶C，绕过膜受体，通过TLR非依赖机制驱动强大的ROS生成和NETosis。6-HHA和Suc选择性增强LPS诱导的NETosis提示，这些代谢产物与TLR4介导的信号协同作用，放大下游促NETotic事件。Suc作为三羧酸循环中间体，可增加LPS预激中性粒细胞中线粒体ROS生成。6-HHA作为一种中链脂肪酸衍生物，可能增强GPR84信号，放大TLR4应答。这种协同作用可能降低NLRP3炎症小体活化和GSDMD切割的阈值，这是NETosis的关键。这表明了微生物代谢产物活性的环境依赖性及炎症微环境在塑造中性粒细胞应答中的重要性。
既往研究表明P.e在老年人中大量存在。在此，我们的FMT实验证明，年龄相关的P.e增加促进了CAC小鼠的慢性结肠炎和肿瘤发生。虽然衰老引起诸多免疫和微生物改变，但P.e的扩张是这一失调景观中的促成因素。P.e丰度对膳食干预的可塑性提供了前瞻性治疗途径。高碳水化合物饮食强力促进P.e扩张的观察结果，与其增强碳水化合物代谢和有机酸生成的已知能力相符。相反，KTD显著抑制P.e提供了有前景的治疗启示。KTD的显著效应可能源于碳水化合物减少，剥夺了该菌偏好的能量来源。我们的网络分析揭示了生酮方案下Parasutterella与Allobaculum之间的显著负相关，提示由生态位竞争驱动的复杂生态相互作用。虽然我们的多变量分析将高P.e丰度与UC病程联系起来，但需在更大队列中进一步验证以推广我们的发现。此外，未来研究应纳入UC患者队列的纵向分析，以探究P.e丰度的时间动态及其与疾病进展的关系。
总之，本研究发现P.e通过维持慢性炎症和屏障功能障碍在UC中发挥致病作用。从机制上讲，P.e促进6-HHA和Suc生成，后者分别通过激活GPR84和SUCNR1，促进NETs形成及随后的炎性细胞因子释放。通过膳食干预靶向P.e或抑制NETosis，可能为恢复UC和CAC患者肠道稳态提供潜在策略。
参考文献：
Tan H, Huang L, Wang J, Huang H, Lin Z, Yang S, Shi Y, Li J, Zhang H, Zhou Y, Huang C. Parasutterella excrementihominis exacerbates experimental colitis and colitis-associated colorectal cancer via pathogenic NETosis activation. Gut. 2026 Apr 7;75(5):920-936. doi: 10.1136/gutjnl-2025-335887
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