宿主先天免疫感应引发腹泻的机制：Ⅲ 型干扰素（IFN-λ）和氯离子通道的作用

本文揭示了肠道病毒感染引发腹泻机制，IFN-λ 经相关通路调节氯离子通道，影响肠道水吸收。

　　### 引言
腹泻通常被视为肠道感染的病理后果，严重时可危及婴幼儿生命。但它也可能是机体清除病原体的一种防御机制，类似于呼吸道通过打喷嚏、咳嗽清除刺激物，以及泌尿系统通过排尿排出病原体。研究人员提出，腹泻可能部分由宿主胃肠道免疫反应引起，该反应通过识别病原体相关分子模式（PAMP）和损伤相关分子模式（DAMP）发挥作用。

为验证这一假设，研究团队利用灭活轮状病毒感染模型展开研究。干扰素（IFN）在宿主抗病毒免疫中至关重要，其中 Ⅲ 型干扰素（IFN-λ）的作用备受关注。此前研究发现，IFN-λ 在对抗肠道病毒时发挥重要作用，但它与腹泻发展的关系尚不明确。本研究旨在揭示 IFN-λ 在腹泻发生中的作用及相关机制，为肠道感染和炎症性疾病的治疗提供新靶点。

结果

1. 口服灭活肠道病毒可导致新生小鼠腹泻：研究人员给 5 日龄新生小鼠口服经补骨脂素紫外线（UV）交联灭活的轮状病毒，以探究病毒编码因子和宿主免疫反应对腹泻的影响。实验结果显示，感染性轮状病毒和灭活轮状病毒都能引发小鼠腹泻，不过感染性轮状病毒感染后小鼠粪便中病毒脱落量更高，且灭活病毒引发的腹泻持续时间较短。研究人员还测定了 50% 小鼠出现腹泻所需的病毒剂量（DD₅₀），发现灭活轮状病毒的 DD₅₀值更高，这可能是由于其无法复制。此外，用感染性和灭活的哺乳动物正呼肠孤病毒进行实验，也得到了类似结果。这表明，无论是感染性还是灭活的轮状病毒和正呼肠孤病毒，都能在新生小鼠中引发腹泻，暗示宿主免疫反应在腹泻疾病中发挥着作用。
2. 腹泻的发生依赖于肠道上皮细胞中 IFN-λ 的长距离信号传导：研究人员通过一系列基因工程小鼠实验，探究参与灭活轮状病毒诱导腹泻的信号通路。结果发现，在缺乏 IFN-λ 受体的小鼠中，腹泻发生率显著降低，而直接给小鼠腹腔注射重组 IFN-λ 蛋白可诱导腹泻，这表明 IFN-λ 信号传导对腹泻发生至关重要。进一步研究发现，IFN-λ 主要由小肠上皮细胞产生，它能作用于局部和远处的肠道上皮细胞，激活 ISG15 等干扰素刺激基因（ISGs）的表达。此外，通过敲除肠道上皮细胞中的 IFN-λ 受体，可消除灭活轮状病毒诱导的腹泻，这进一步证实了小肠来源的 IFN-λ 在介导腹泻反应中的关键作用。
3. 通过胞质 MAVS 信号感知病毒双链 RNA（dsRNA）可触发人和小鼠肠道上皮细胞中 IFN-λ 的诱导：研究人员利用人肠道上皮细胞培养系统，验证在小鼠实验中的发现是否适用于人类肠道。实验结果显示，无论是感染性还是灭活的轮状病毒，都能在人回肠类器官中诱导 IFN-λ 的产生和分泌，以及 ISG15 的表达。通过对 RIG-I、MDA5 和 MAVS 基因敲除的 HT-29 细胞进行实验，发现胞质 dsRNA 感知通路对肠道上皮细胞中 IFN-λ 的产生至关重要。在体内实验中，敲除肠上皮细胞中 MAVS 基因的小鼠，在接种灭活轮状病毒后腹泻发生率明显降低。此外，研究人员还发现，病毒基因组 dsRNA 进入宿主细胞后被检测到是诱导 IFN-λ 产生的必要条件，而合成的 dsRNA 类似物聚肌胞苷酸（poly（I:C））也能诱导野生型小鼠腹泻，但不能诱导 IFN-λ 受体基因敲除小鼠腹泻，这进一步证实了 dsRNA 在引发腹泻中的关键作用。
4. IFN-λ 下调刷状缘的腔 Cl^?通道：研究人员对 IFN-λ 信号导致腹泻的机制进行深入研究。他们发现，5 - 羟色胺（5-HT）并非灭活轮状病毒引起腹泻的主要驱动因素，因为 IFN-λ 刺激不会促进肠内分泌细胞分泌 5-HT，且阻断 5-HT 受体对灭活轮状病毒引起的腹泻影响较小。此外，感染性或灭活的轮状病毒不会改变肠道整体运动，IFN-λ 也不会干扰肠道通透性和肠道干细胞分化。通过单细胞 RNA 测序，研究人员发现轮状病毒感染后，肠道上皮细胞中钠氢交换器 3（Nhe3）和 Dra（一种氯离子和碳酸氢根离子交换器，由 SLC26A3 编码）的转录水平下降。免疫荧光染色证实，在接种灭活轮状病毒或注射重组 IFN-λ 的小鼠中，回肠和远端结肠刷状缘的 Dra 蛋白水平降低。在人回肠类器官和结肠类器官中，外源性 IFN-λ 处理也会显著降低 Dra mRNA 水平，这表明该机制在人类中可能也保守。
5. Dra 下调介导 IFN-λ 诱导的体内腹泻：研究人员进一步探究 Dra 下调在 IFN-λ 诱导腹泻中的作用。实验表明，重组 IFN-λ 可直接诱导小鼠 Dra 下调，且 IFN-λ 信号位于 Dra 下调的上游，因为在 IFN-λ 受体基因敲除小鼠中，接种灭活轮状病毒或注射重组 IFN-λ 都不会改变 Dra 水平。利用 Dra 特异性抑制剂 DRAinh-A250 进行实验发现，抑制 Dra 可诱导腹泻，且 IFN-λ 和 Dra 抑制剂在引发腹泻方面处于同一通路，这表明 Dra 下调是 IFN-λ 诱导腹泻的重要机制。在人结肠类器官实验中也得到了类似结果。此外，研究人员还发现，炎症性肠病（IBD）患者来源的肠道类器官和活检组织中，IFN-λ 水平升高，Dra 表达降低，这表明 IFN-λ 信号可能也参与了非感染性腹泻疾病的发生。

讨论

本研究揭示了轮状病毒诱导新生小鼠腹泻的机制：先天免疫对 PAMPs 的感知诱导 IFN-λ 信号传导，进而下调顶端氯离子交换器 Dra 的水平，导致肠道液体分泌增加。这一机制可能在不同病理状态下保守，包括 IBD 等炎症性疾病，为治疗干预提供了潜在的宿主靶点。

研究发现，IFN-λ 在腹泻诱导中既必要又充分，且该过程具有年龄依赖性。此外，研究还揭示了 IFN-λ 的长距离信号传导通路，它介导了小肠和大肠上皮细胞之间的通讯。以轮状病毒为模型，研究发现 IFN-λ 的产生由肠道上皮细胞中的 RIG-I/MDA5 - MAVS 信号通路介导。

将腹泻视为一种潜在的保护机制，为靶向 IFN-λ 信号和离子通道调节的治疗干预开辟了新途径。未来研究需要确定类似机制是否在感染其他黏膜病原体（如 DNA 病毒、细菌和原生动物）的人类中起作用，探索在临床环境中对 IFN-λ 和 Dra 进行治疗性调节的可能性，以及进一步阐明 IFN-λ 下调 Dra 的分子机制和其他离子转运体和通道在 IFN-λ 介导反应中的功能。