Abstract
肠道内微生物群落的组成可能会影响大脑、肺和皮肤等远处器官的功能。这些微生物可以促进疾病，也可以发挥有益作用，这引发了肠道微生物可以解释肠道疾病和皮肤疾病同时发生的假设。皮肤创伤导致真皮层破坏或真皮透明质酸降解，会导致宿主防御基因 Reg3 和 Muc2 在结肠中的表达增加，并且皮肤创伤会改变肠道细菌的组成和行为。通过暴露于这些皮肤干预所释放的透明质酸，体外可诱导 Reg3 和 Muc2 表达增强。皮肤受伤后结肠微生物群的变化具有重要的功能性，因为这些细菌能够穿透肠道上皮，增强葡聚糖硫酸钠 (DSS) 引起的结肠炎，这一点可以通过在无菌小鼠中使用口服抗生素来挽救皮肤相关的 DSS 结肠炎，以及将皮肤受伤小鼠的粪便微生物群移植到未受伤的小鼠身上来证明。这些观察结果表明皮肤损伤会破坏肠道宿主防御的体内平衡并改变肠道微生物群，从而为皮肤-肠道轴的存在提供了直接证据。
Intruduction
这些上皮表面的疾病或损伤会导致物理和免疫屏障被破坏，从而改变驻留微生物的免疫稳态，并可能使某些生物体促进疾病[Levy et al. (2017)](Belkaid and Hand 2014)。多种皮肤和肠道疾病经常同时发生，例如特应性皮炎和食物过敏，或者银屑病和炎症性肠病(IBD)[Kim et al. (2017)](Weidinger and Novak 2016)。这些临床观察表明肠道和皮肤之间存在功能轴。肠道、肺和大脑之间也发现了类似的器官间通讯[Dickson et al. (2016)](Agirman, Yu, and Hsiao 2021)。
研究表明，小鼠皮肤受伤会导致口服葡聚糖硫酸钠 (DSS) 后对结肠炎的敏感性增加，或在 IL10−/− 小鼠的自发性结肠炎实验模型中(Dokoshi et al. 2021). 在一种基因小鼠模型中也观察到了类似但更严重的表型，该模型通过在表皮中靶向转基因过度表达人类透明质酸酶-1（HYAL1）来促进皮肤中透明质酸（HA）的讲解。
在本研究中，我们对皮肤受伤后的肠道和粪便微生物组或表皮中透明质酸酶的表达进行了详细分析，以模拟组织损伤的这一方面。肠道中的这些变化通过实验证明皮肤影响结肠中的基因表达，从而提供了皮肤至肠道免疫轴的证据。
- Hyaluronic acid(HA)是最简单的糖胺聚糖(一类带负电荷的多糖)，是一种线性的非硫酸化多糖
- ß(1,4)-N-乙酰基-D-葡萄糖胺和ß(1,3)-D-葡萄糖醛酸 两种单糖
- 透明质酸酶Hyal-1负责细胞内HA的分解代谢并主要在溶酶体中起作用
- 透明质酸四糖 是一种透明质酸是一种天然存在的多糖，存在于结缔组织的细胞外基质中
Results
皮肤中的透明质酸酶活性诱导结肠中的 Muc2 和 Reg3 表达
为了更好的理解皮肤是怎样可能影响肠细胞基因表达，单细胞测序scSeq对整个对皮肤干预的小鼠结肠(the whole colon)进行测序，通过角蛋白14（K14）启动子的条件性调控，实现透明质酸酶1（HYAL1）的转基因表达。这个模型概述了没有导致免疫细胞迁移或者系统细胞因子反应的皮肤受损，并且模型已经展示了口服葡聚糖硫酸钠（DSS）后，患结肠炎的可能性大大增加。导致结肠疾病易感性增加的机制尚不清楚，并被用作人类皮肤炎症和 IBD 之间关联的模型。
scSeq 数据分析分辨出了 17 个不同的细胞簇，其中包括上皮细胞和淋巴细胞簇，在 K14/HYAL1 小鼠中有所增加(Figure 1a)。重要的是抗微生物和宿主反应的基因 Reg3b, Reg3g, Muc2, and anterior gradient 2 (Agr2)是增加的在肠上皮细胞中。Figure1c中展示了Reg3b和Reg3g基因。
基于cluster分类的基因，每个cluster选取3个标志基因，然后进行GO分析，在 K14/HYAL1 小鼠的结肠中检测到了 0-2、4、5 簇的宿主防御反应(SFigure1b,c)。Muc2基因和Agr2基因的小提亲图表达水平可以观察到。
Methods
Animals and animal care
传统过表达人透明质酸合成酶(C57BL/6背景)的转基因鼠使用之前实验室方法构建(Muto et al. 2014)。
Cre-lox系统是以小鼠作为研究工具，可对体内进行组织时空特异性的基因敲除、敲入及示踪。
References
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