一、 研究背景

化膿性鏈球菌可引發(fā)輕重差異極大的各類感染，全球每年超50萬人死于重癥感染，感染損傷異質性機制尚不清晰。區(qū)別于清除病原體的免疫抵抗，疾病耐受性通過減輕免疫病理損傷保護組織；該菌有氧發(fā)酵關鍵酶丙酮酸脫氫酶復合體（PDH）可獨立調控組織損傷，其代謝生成的乙酸、甲酸等短鏈脂肪酸能調控免疫，但完整作用通路尚不明確。

已有研究發(fā)現(xiàn)PDH可抑制抗炎修復因子IL-10、加重皮膚潰瘍，但其代謝產物調控巨噬細胞IL-10的胞內代謝及表觀機制、靶向PDH緩解組織損傷的療效仍缺乏系統(tǒng)驗證。依托特異性原核PDH小分子抑制劑，該篇文章借助小鼠壞死性皮膚感染模型，闡明發(fā)酵產物通過乙酰輔酶A及蛋白乙?；厮芫奘杉毎庖叩姆肿訖C制，驗證PDH抑制劑減輕感染組織損傷的應用潛力。

二、 研究結果

1、 PDH對促進潰瘍進展和晚期感染是必需

研究人員在皮下感染模型中發(fā)現(xiàn)，野生型（WT）菌株所致潰瘍持續(xù)擴大至第6天，而ΔPdh菌株的潰瘍在感染后1天即停止進展，面積顯著小于WT。盡管兩菌株在感染后3天的組織載菌量無差異，ΔPdh從第6天開始以更快速度被清除。提示PDH對于潰瘍進展和晚期感染的維持至關重要，且其作用獨立于細菌在組織中的生長能力。

2、 ARMAF 改變了細胞免疫應答的組成

研究人員通過化學發(fā)光成像技術，感染后1h發(fā)現(xiàn)WT菌招募了更多的活性氧（ROS）產生細胞，該效應主要來自中性粒細胞（抗Gr1抗體可消除）。感染后3天的流式細胞分析表明，ΔPdh感染組織中巨噬細胞數(shù)量約為WT的5倍，中性粒細胞約1.5倍。單細胞RNA測序進一步鑒定了15個免疫細胞亞群，ΔPdh感染導致巨噬細胞、中性粒細胞比例升高，并引起B(yǎng)細胞和T細胞內干擾素及細胞因子信號通路的差異表達。以上數(shù)據表明，有氧混合酸發(fā)酵（ARMAF）通過PDH重塑了感染局部的細胞免疫應答組成。

3、 PDH有助于細胞外生長以及依賴免疫細胞的細菌清除

研究人員通過免疫熒光發(fā)現(xiàn)，WT鏈球菌主要呈胞外聚集，被中性粒細胞包圍；ΔPdh鏈球菌則大量存在于巨噬細胞和中性粒細胞內部。透射電鏡發(fā)現(xiàn)ΔPdh感染的巨噬細胞中含更多胞內細菌且細胞核損傷較輕。巨噬細胞清除實驗（氯膦酸鹽脂質體）導致WT感染小鼠死亡率達70%且細菌載量升高，而ΔPdh感染小鼠僅10%死亡；中性粒細胞清除（抗Gr?1抗體）則加重WT所致組織損傷但ΔPdh不受影響。這些結果表明，PDH幫助細菌維持胞外生活方式并逃避巨噬細胞和中性粒細胞介導的清除，而巨噬細胞主要控制載量，中性粒細胞主要限制損傷。

4、 ARMAF 會抑制抗炎和傷口愈合反應

研究人員利用10BiT（g IL-10細菌人工染色體（BAC）轉基因） IL10報告小鼠，ΔPdh感染組織中表達Thy1.1（IL10替代標志）的巨噬細胞、單核細胞和中性粒細胞比例及平均熒光強度均高于WT，而T細胞無差異。scRNAseq顯示ΔPdh感染的中性粒細胞中IL10信號通路上調，巨噬細胞偏向M2表型（高表達Tgm2、Vegfa等修復相關基因），WT則偏向M1表型（高表達IL1β、CCL3）。免疫熒光證實ΔPdh感染的巨噬細胞高表達M2標志物CD163和CCL22。因此，研究結果提示ARMAF通過PDH抑制了髓系細胞來源的IL10表達和傷口愈合程序。

5、 ARMAF產生的短鏈脂肪酸通過改變宿主乙酰輔酶A的水平來調節(jié)IL-10的表達

研究人員發(fā)現(xiàn)，WT菌感染巨噬細胞后上清中乙酸和甲酸濃度顯著高于ΔPdh。向ΔPdh感染體系外源補充乙酸（1 mM）和甲酸（50 µM）可恢復細菌胞內持久性并使IL?10降至WT水平。同時，ΔPdh感染的巨噬細胞中乙酰輔酶A水平顯著低于WT，補充乙酸/甲酸后可上調乙酰輔酶A。多種GPCR及腺苷受體拮抗劑不影響上述現(xiàn)象，提示作用依賴于代謝而非受體信號。進一步實驗顯示，廣譜HDAC抑制劑曲古抑菌素Awan全抑制WT和ΔPdh感染誘導的IL?10表達，且對細菌存活無影響。分別抑制Class I、IIa、IIb HDAC無效，三者聯(lián)用才可重現(xiàn)TSA效果。RNA?seq顯示TSA對WT感染巨噬細胞的轉錄組影響很小，但對ΔPdh感染細胞引起大量基因差異表達，說明WT感染已使乙?；幱谳^高水平，抑制去乙酰化可進一步增強乙?；瘡亩鴚an全阻斷IL?10。綜上，研究結果提示PDH來源的乙酸經宿主代謝提升乙酰輔酶A，通過增加蛋白乙?；ò悬c非組蛋白）抑制IL?10，而抑制HDAC可放大該效應。

6、 利用PDH抑制劑H8重新調節(jié)碳流可減輕組織損傷

研究人員從20個細菌PDH選擇性抑制劑中篩選出化合物H8，其在有氧條件下有效抑制WT菌生長。體外巨噬細胞感染實驗中，H8處理使WT菌的胞內存活率下降、IL?10水平升高至與ΔPdh相似。體內實驗中，WT感染小鼠從感染即刻開始在病灶局部每日注射H8（40 mg/kg），3天后潰瘍面積顯著小于未治療組，而細菌載量無差異；ΔPdh感染小鼠加用H8無額外效果。表明通過化學抑制PDH重編程碳流，可在不減少細菌負荷的條件下減輕組織損傷，驗證了PDH作為治療靶點的可行性。

三、 研究結論

該篇研究發(fā)現(xiàn)，化膿性鏈球菌通過其有氧混合酸發(fā)酵途徑中的PDH酶，產生乙酸和甲酸，進入宿主巨噬細胞后提升乙酰輔酶A水平，增強蛋白乙酰化，從而抑制抗炎因子IL-10的表達，導致低IL-10/高TNFα的失衡，延緩傷口愈合，加重組織損傷。當PDH活性缺失或被藥物抑制時，乙酸和甲酸產量下降，IL-10表達上調，招募更多免疫細胞，啟動傷口愈合，減輕組織損傷。因此，使用細菌特異性PDH小分子抑制劑H8重新編程細菌碳代謝，可在不干擾細菌清除的前提下，有效減輕感染引起的組織損傷。