GPR15介导香烟烟雾在克罗恩病与溃疡性结肠炎中的双向免疫调节机制及临床意义研究

本研究揭示了GPR15如何介导香烟烟雾暴露对炎症性肠病（IBD）亚型克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC）的相反效应。通过人群队列分析和动物模型验证，发现香烟烟雾通过上调GPR15表达，在CD中促进Th17细胞分化加剧炎症，而在UC中增强Treg细胞功能缓解疾病。该发现为IBD的精准治疗提供了新靶点。

炎症性肠病（IBD）作为一种慢性肠道炎症性疾病，主要包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC），其发病机制复杂，与环境因素、遗传易感性和免疫调节异常密切相关。尽管这两种疾病具有某些共同特征，但它们在临床表现、病理特征以及对治疗的反应上存在显著差异。值得注意的是，吸烟这一环境因素在IBD中表现出令人费解的"双刃剑"效应：大量流行病学研究表明，吸烟会加重CD的病情，增加术后复发风险，并促进疾病向穿透性或纤维狭窄型转变；相反，对于UC患者，吸烟却显示出保护作用，能够降低疾病发生风险、缓解临床症状并减少复发。这种截然相反的效应机制数十年来始终未能得到明确阐释，成为IBD研究领域的一个重要科学问题。

为了解决这一长期存在的科学难题，研究人员开展了一项整合人群队列分析与实验机制探索的综合性研究。研究团队首先利用英国生物银行（UK Biobank）的大规模人群数据，通过 Cox回归模型分析了不同吸烟状态（从不吸烟、曾经吸烟、既往吸烟和当前吸烟）与CD和UC发病风险的关联。结果显示，在2,120例CD患者中，曾经吸烟、既往吸烟和当前吸烟者的风险比（HR）分别为1.2719、1.2655和1.3707，均显著高于从不吸烟者。而在4,161例UC患者中，当前吸烟者的风险比仅为0.7569，表现出明显的保护效应。这一人群发现为后续机制研究提供了坚实的流行病学基础。

为了深入探究吸烟对IBD不同亚型产生相反效应的细胞和分子机制，研究人员构建了TNBS（2,4,6-三硝基苯磺酸）诱导的CD样结肠炎和DSS（葡聚糖硫酸钠）诱导的UC样结肠炎小鼠模型，并让这些模型接受香烟烟雾暴露。实验结果表明，香烟烟雾暴露显著加重了TNBS诱导的结肠炎病情，表现为体重下降加剧、疾病活动指数（DAI）评分升高、结肠缩短更明显、组织病理损伤更严重以及炎症因子IL-1β、IL-6和TNF-α mRNA表达水平上调。相反，在DSS诱导的结肠炎模型中，香烟烟雾暴露却减轻了疾病严重程度，改善了各项临床和病理指标。

研究人员将关注点聚焦于G蛋白偶联受体15（GPR15），该分子此前被报道能够引导调节性T细胞（Treg）向结肠归巢。研究发现，在香烟烟雾暴露后，两种化学诱导的结肠炎模型结肠组织中GPR15表达均显著上调。更重要的是，Gpr15基因缺失小鼠在TNBS诱导的结肠炎中表现出病情缓解，而在DSS诱导的结肠炎中病情却更加严重，这表明GPR15在介导吸烟对IBD的双向效应中扮演着核心角色。

机制研究表明，在TNBS诱导的CD样结肠炎中，香烟烟雾通过GPR15扩增结肠Th17细胞群体，从而加剧吸烟对疾病的不良影响。而在DSS诱导的UC样结肠炎中，香烟烟雾通过GPR15诱导Treg细胞增加，这有助于减轻吸烟对疾病的影响。此外，在C57BL/6JGpt-Tg（人源GPR15）转基因小鼠中，香烟烟雾暴露后表现出与Gpr15缺失小鼠相反的表型，进一步验证了GPR15的关键作用。

研究还通过RNA测序分析发现，在TNBS诱导的结肠炎中，香烟烟雾暴露导致Th17相关基因（如Il23a、Ccl12等）显著上调；而在DSS诱导的结肠炎中，免疫抑制性细胞因子基因（如Foxp3、Il-10、Ccl2等）表达增加。KEGG通路分析显示，Th17信号通路和细胞因子-细胞因子受体相互作用在TNBS组中富集，而TGF-β信号通路在DSS组中富集。

在技术方法方面，研究采用了多种关键技术：英国生物银行大规模人群队列数据分析；TNBS和DSS诱导的小鼠结肠炎模型构建；香烟烟雾全身暴露实验；Gpr15基因敲除和转基因小鼠模型；流式细胞术分析免疫细胞亚群；RNA测序和生物信息学分析；免疫组织化学和免疫荧光染色；酶联免疫吸附测定（ELISA）检测细胞因子；体外细胞培养和香烟烟雾提取物（CSE）处理实验； adoptive transfer（过继转移）实验。

GPR15缺失改变香烟烟雾对结肠炎的影响

通过比较Gpr15-/-和Gpr15+/+小鼠在香烟烟雾暴露后的表现，研究发现Gpr15缺失减轻了TNBS诱导的结肠炎严重程度，表现为体重损失减少、DAI评分降低、结肠缩短改善、组织病理损伤减轻以及炎症因子水平下降。相反，在DSS诱导的结肠炎中，Gpr15缺失加剧了疾病严重程度，所有临床和病理指标均恶化。这些结果表明Gpr15缺失消除了香烟烟雾对TNBS诱导结肠炎的有害效应，同时也消除了对DSS诱导结肠炎的保护效应。

GPR15缺失影响基因表达和免疫细胞浸润

RNA测序分析显示，在TNBS诱导的结肠炎中，Gpr15缺失导致Th17相关基因（如Tgfb1、Il17ra、Il23a等）表达下调；而在DSS诱导的结肠炎中，Treg特征基因（如Cxcl1、Ccl2、Il10等）表达降低。免疫细胞浸润分析表明，Gpr15缺失减弱了Il17c与免疫细胞（特别是Th17细胞）的关联，也降低了Foxp3与Treg细胞的相关性。

GPR15调节Th17和Treg细胞分化

流式细胞术分析显示，在TNBS模型中，香烟烟雾暴露增加了Th17细胞比例而不影响Treg反应；而在DSS模型中，增加了Treg细胞比例而不影响Th17群体。Gpr15缺失逆转了这些效应。免疫荧光染色证实，在TNBS诱导的结肠炎中，Gpr15缺失减少了IL-17A+细胞积累；在DSS诱导的结肠炎中，减少了FOXP3+ Treg细胞。

人源GPR15转基因小鼠验证表型

在C57BL/6JGpt-Tg（人源GPR15）转基因小鼠中，香烟烟雾暴露加重了TNBS诱导的结肠炎，但减轻了DSS诱导的结肠炎，这与Gpr15缺失小鼠的表型相反，进一步证实了GPR15在介导吸烟双向效应中的关键作用。

体外机制研究

体外实验表明，香烟烟雾提取物（CSE）以浓度依赖性方式促进初始CD4+ T细胞向Th17细胞分化，并增加GPR15表达。同样，CSE也促进诱导性Treg（iTreg）细胞分化。机制上，CSE暴露导致STAT3磷酸化增加（Th17分化）和STAT5/SMAD3信号激活（Treg分化）。

研究结论表明，GPR15是香烟烟雾对IBD亚型产生相反效应的关键介质。在CD样结肠炎中，香烟烟雾通过GPR15促进Th17细胞分化和炎症反应；在UC样结肠炎中，通过GPR15增强Treg细胞功能和免疫抑制。这一发现不仅解决了长期存在的吸烟与IBD关系的悖论，还为IBD的精准治疗提供了新思路。针对GPR15或其下游信号通路的干预策略可能成为IBD治疗的新方向，特别是需要考虑患者的吸烟史和疾病亚型。

研究的讨论部分强调了环境暴露（如香烟烟雾）如何通过遗传因素（如GPR15）调节疾病风险和进展，影响疾病易感性和表型。通过将流行病学证据与机制见解联系起来，这项工作增进了我们对香烟烟雾如何与遗传调节因子相互作用影响免疫反应的理解，并揭示了IBD发病机制背后的复杂性和异质性。

需要注意的是，研究存在一些局限性：人类数据的观察性质限制了因果推断；动物模型不能完全模拟人类IBD的复杂性；小鼠和人类GPR15信号网络的差异对临床转化提出挑战；GPR15依赖性免疫调节的精确分子机制仍需进一步研究。这些局限性强调在考虑GPR15靶向干预时，需要根据吸烟状态对IBD患者进行分层，并需要通过慢性或人源化模型研究来验证和扩展这些发现。

总体而言，这些发现通过阐明环境暴露（特别是香烟烟雾）如何与宿主遗传因素（如GPR15）相互作用驱动疾病表型和病程的异质性，增进了对T细胞介导的IBD免疫调节机制的理解。靶向GPR15或其下游信号通路可能导致更精确的治疗策略，适应特定的疾病亚型和个体患者因素（如吸烟史）。基于这些见解，继续追求严格的临床和机制研究对于验证这些观察结果并将其转化为安全有效的靶向治疗至关重要，需要考虑IBD中观察到的异质性。