近日， 国际顶级方法学期刊《Science》发表了一篇由瑞士免疫生物研究所的研究成成果：Microbiota-derived peptide mimics drive lethal inflammatory  

cardiomyopathy（微生物群衍生的肽模拟物可导致致命的炎性心肌病），此项表明针对遗传易感性心肌炎患者或通过抗生素进行检查点抑制剂治疗的易感患者的微生物群可能会减轻疾病的严重程度，这可能有助于预防可能致命的炎症性心肌病后遗症。

摘要

心肌炎可通过肌球蛋白重链6特异性T辅助细胞(TH)1和TH17细胞的慢性刺激发展为炎症性心肌病。然而，控制心脏特异性T细胞心脏毒性编程的机制仍然难以捉摸。研究人员使用自发性自身免疫性心肌炎的小鼠模型，表明心肌炎向致死性心脏病的进展依赖于由共生拟杆菌物种肽在肠道中留下印记的心肌肌球蛋白特异性TH17细胞。通过抗生素治疗成功地预防了小鼠的致死性疾病，以及在人心肌炎患者中观察到的拟杆菌特异性CD4+T细胞和B细胞反应显着升高，都表明来自共生细菌的模拟肽可以促进遗传易感性个体的炎症性心肌病。通过操纵微生物群抑制心脏毒性T细胞的能力，从而将炎症性心肌病转变为可靶向的疾病。

背景

心肌炎期间的急性免疫激活与针对肌球蛋白重链6(MYH6)的自身免疫反应的产生有关。随后的MYH6特异性辅助性T细胞(TH)1和TH17细胞的慢性刺激诱发炎症性心肌病。自身免疫性和慢性炎症性疾病的进行性是由遗传易感性和独特的环境条件决定的。炎症性心肌病的易感性可与HLA-DQB1*多态性有关，而病原体感染使患者易患主要组织相容性复合体(MHC)II类限制性T细胞，这是由于心肌细胞的死亡和自身抗原的过度呈递导致的。另外，微生物成分的抗原模拟也可能导致这些疾病。为了评估心脏特异性T细胞是否与微生物组成发生交叉反应，研究人员使用了在其CD4+T细胞（TCRM）的95％以上的表达MYH6-特异性T细胞受体的转基因小鼠。

主要结果

1.自身免疫性心肌炎向扩张型心肌病的微生物依赖性转变。微生物群的存在促进了心脏特异性CD4+T细胞中TH17表型的印记，并有利于髓样细胞在TCRM小鼠心肌中的积累。

图A.TCRM小鼠在SPF（无特定病原体动物）或GF条件下的存活率。所有TCRM小鼠都发生了自发性自身免疫性心肌炎，约50%的小鼠在SPF条件下发展为致命性心肌病，但是缺少共生菌群的GF条件下小鼠则会发展为致命性心肌病的结果。

图B.12周龄的SPF条件和GF条件下的TCRM小鼠的心脏大体病理。标尺（4mm）

图C. 12周龄TCRM小鼠在SPF条件和GF条件下的心脏组织学分析。使用HE和EVG染色。标尺（100mm）

图D. SPF和GF条件下4周龄和12周龄TCRM小鼠的组织病理学疾病严重程度。圆点表示单个小鼠的值，线条表示中间值。ns表示无显著统计学意义。

图E-G. 在单个小鼠中测定的SPF和GF条件下TCRM小鼠和转基因阴性对照组(Tg-)的超声心动图参数，射血分数(图E)，缩短分数(图F)和收缩左心室内径(图G ，LVID sys)。尽管有低水平的心脏炎症，但GF TCRM小鼠的心脏功能正常

图H-Q. 从4周(CoH 4 wk)或8周(CoH 8 wk)开始， GF条件下TCRM小鼠被转移到SPF条件下，并与SPF条件下TCRM小鼠同住，直到分析。作为比较，使用GF或SPF条件下的TCRM小鼠。（图H）前瞻性生存分析，箭头指示转移到SPF条件的年龄。（图I）组织病理学疾病进展。心脏浸润细胞计数：CD45+细胞（图J），肌球蛋白特异性CD4+T细胞(图K)，白细胞介素-17-（图L），IFN-g-产生心脏浸润MYH6特异性CD4+T细胞 (图M)。转移后GF TCRM小鼠显著加剧心脏炎症。

图N-Q. 用流式细胞术分析心脏浸润髓细胞亚群。（图N）SPF条件下TCRM小鼠心脏中CD11b+ ly6g细胞的典型t-分布随机相邻嵌入(t-SNE)图；（图O）炎症性单核细胞；（图P）MHCII巨噬细胞；（图Q）CD11b-CCR2-驻留在心脏的巨噬细胞。共生菌群的存在增加了TH1和TH17心脏特异性CD4 + T细胞的比例，并促进了炎症性骨髓细胞在心脏组织中的积累。

2.MYH6特异性CD4+T细胞与肠道微生物群的相互作用。心脏特异性的CD4+T细胞可以塑造结肠微生物群落，并且不同的细菌群落(在本例中为拟杆菌)提供了可以激活MYH6特异性CD4+T细胞的模拟肽。

图A. 流式细胞术分析来自SPF或GF条件下TCRM小鼠的心蛋白过滤MYH6特异性细胞中的整合素α4β7和CCR6。心脏浸润的CD4+TCRM细胞在SPF条件下的肠归巢受体表达明显高于GF条件。

图B,C. 荧光染料CFSE标记的TCRM细胞过继转移到Rag1–/–小鼠后的定位和增殖。（图B）在过继移植后第3天对结肠补片进行共聚焦显微镜分析，比例尺（100mm），DAPI（4′,6-diamidino-2-phenylindole）。（图C）MYH6特异性细胞的增殖。用流式细胞术对指定的器官和指定时间点的荧光染料CFSE稀释进行定量。条形表示平均值。nd（不可检测）；LN（淋巴结）；LP（固有层）；MedLN（纵隔淋巴结）

图D,E. 通过16SrRNA测序，转基因阴性对照组(Tg-)、SPF TCRM和GF TCRM小鼠在SPF条件下4周龄时的粪便细菌组成。（图D）主成分分析。（图E）指示的细菌纲和科的相对丰度下的热图。提示GF TCRM小鼠获得了SPF TCRM 小鼠的微生物群落。

图F-H. MYH6特异性CD4+T细胞交叉反应性。(图F)用MYH6、拟杆菌的b-gal肽或阴沟肠杆菌的半胱氨酸水解酶衍生肽进行再刺激后，通过CFSE-稀释法测定TCRM小鼠的CD4+T细胞体外增殖。

图G,H. SPF TCRM小鼠经MYH6或拟杆菌的b-gal肽体外再刺激后，心脏和结肠浸润，表达Vb8的CD4+T细胞产生细胞因子。

图I-L. GF TCRM小鼠被B.theta野生型(B.theta WT)或缺失β-半乳糖苷酶BT1626基因(B.theta DB-gal) 的B.theta所克隆。对心脏浸润细胞(图I)和对心脏和结肠中MYH6特异性细胞因子产生细胞(图J)的流式细胞术分析。带有B.theta β-gal的TCRM小鼠的重新定殖减少了心肌中免疫细胞的积累，并显著降低了心脏和结肠中肌球蛋白特异性TH17细胞的活性。

图K,L. 通过细菌流式细胞术(K)和来自单个小鼠的汇集数据来确定IgA结合的粪便细菌。SSC，侧边散射；PE，藻红蛋白。在B.theta β-gal中缺乏交叉反应表位导致单克隆TCRM小鼠的IgA反应显著降低。

3.TCRM模型中抗生素治疗对致死性心脏病和免疫反应性的影响。心脏特异性CD4+T细胞与肠道中的微生物成分特异性地相互作用，从而影响系统的免疫反应性。

图A,B. 断奶后小鼠用广谱抗生素组合[磺胺多辛，甲氧苄啶和甲硝唑(S+T+M)]治疗后，TCRM小鼠的存活率(A)和疾病严重性(B)。在20周龄的小鼠中测定疾病的严重程度。圆点表示单个小鼠的值，对应纵轴刻度表示平均疾病严重程度。

图C. 通过定量聚合酶链反应定量粪便中的B.theta，广谱抗生素不仅降低了粪便样本中的B.theta水平，而且在过继转移后第28天显着改善了心脏病(图D)

图E,F.接受各种抗生素治疗的RAG1-/-受体心脏中CD45+免疫细胞(图E)和表达Vb8的CD4+T细胞(图F)的积累显着减少。

图G. 心脏浸润性MYH6特异性Vb8+CD4+T细胞的细胞因子产生。

图H. 用酶联免疫吸附试验(ELISA)测定抗B.theta，B.distasonis，B.vulgatus和E.cloacae的特异性IgG反应的热图。抗生素治疗降低了B.theta特异性IgG抗体水平，但该治疗对针对B.distasonis，B.vulgatus或E.cloacae的IgG抗体反应有不同的影响。

4.人类心肌炎患者对拟杆菌和心肌肌球蛋白抗原的免疫反应性。人类的炎症性心肌病至少部分是通过源自肠道微生物群的细菌肽模拟物激活心脏特异性Th细胞来驱动的。

图A. AMITIS队列患者入院时及诊断后不同时间点血清中B.theta特异性IgG抗体与健康人血清的比较分析。红框和黑框分别表示抗B.theta抗体水平高或低的患者。圆点代表个体抗体水平，线条代表平均值,A=吸光度。与健康对照组相比，这些患者显示出明显升高的B.theta特异性IgG反应。

图B. AMITIS队列患者在指定时间点的射血分数(EF%)和C-反应蛋白(CRP)值(图C)。心肌炎患者的临床改善伴随着抗B.theta血清反应性的降低。

图D. 来自AMITIS队列的心肌炎患者在初次就诊时具有针对B. theta的或低或高IgG抗体的综合临床评分，如图A所示。圆点表示抗-β1-AR抗体阳性总和的个体临床评分，CRP值≥16和EF≤40，而线条代表中位数临床评分。

图E. AMITIS队列和健康对照中针对B.theta，B.distasonis，B.vulgatus和E.cloacae的特异性IgG反应的热图。在心肌炎患者和健康对照组之间，IgG抗体对其他拟杆菌种类的反应性没有差异。

图F. 入院时来自Micro-DCM队列患者的血清B.theta特异性IgG水平。图G. 抗菌IgG反应性的热图。与健康对照组相比，抗B.theta IgG抗体明显升高。

图H. 热图代表了计算机预测的MYH6614-629肽或B. theta b-gal11-25肽与流行的HLA-DQ等位基因的结合。

图I. 用人MYH6614-629肽或B. theta b-gal11-25肽刺激HLA-DQB1 * 03健康志愿者（n = 10）或Micro-DCM队列患者（HLA-DQB1 * 03,n = 9；其他HLA,n = 8）后，对外周血单核细胞的IFN-γ酶联免疫斑点分析（ELISPOT）与健康对照相比，患者外周血T细胞对MYH6和β-gal肽的干扰素-g(IFN-g)反应性显着提高(图4I)。

图J. 具有指示的HLA-DQB1等位基因的心肌炎患者和健康人中MYH6-或β-gal IFN-g产生细胞之间的相关性。圆点代表个体主体。r，Pearson相关系数；r2，决定系数。与健康对照相比，MYH6和β-gal肽反应性之间存在高度显著的相关性，表明心脏特异性CD4+T细胞与人心肌炎患者的细菌肽发生交叉反应。

图K,L.粪便微生物群移植（FMT）后4周，对前GF受体小鼠的心脏浸润CD45+免疫细胞（K）和CD4+T细胞（L）进行计数。免疫细胞的积累仅在接受来自B.theta阳性患者移植的TCRM小鼠受体的心脏中显著增加。

结论

总体而言，在肠道中引发的交叉反应性CD4 + T细胞可进入心肌并加剧由嗜心病毒或亚临床性心肌梗死感染引起的损害。同样，在免疫检查点抑制剂治疗期间对自身和交叉反应性T细胞失去控制可能是共享特定HLADQA1*/B1*等位基因的患者潜在致死性心脏炎症的原因。因此，针对遗传易感性心肌炎患者或通过抗生素进行检查点抑制剂治疗的易感患者的微生物群可能会减轻疾病的严重程度，这可能有助于预防可能致命的炎症性心肌病后遗症。