研究發(fā)現(xiàn)，腸道革蘭氏陰性菌作為主要的驅(qū)動(dòng)因素，調(diào)節(jié)腸嗜鉻細(xì)胞的色氨酸代謝，腸嗜鉻細(xì)胞來(lái)源的血清素（serotonin），是連接腸道與Kupffer細(xì)胞介導(dǎo)IDS（In vivo delivery systems）清除的關(guān)鍵信使。血清素通過(guò)Kupffer細(xì)胞上的特定受體信號(hào)觸發(fā)細(xì)胞骨架重塑，并上調(diào)與吞噬相關(guān)基因的表達(dá)，從而廣泛增強(qiáng)Kupffer細(xì)胞對(duì)各種IDS的攝取。在治療上，通過(guò)限制血清素生成的來(lái)源食物或阻斷相關(guān)受體實(shí)現(xiàn)血清素信號(hào)的暫時(shí)中斷，均可大幅降低肝臟對(duì)遞送系統(tǒng)的清除，將化療、溶瘤病毒療法的療效提升三倍以上，并將體細(xì)胞基因編輯和mRNA療法的效率提高5至15倍。從而為腫瘤靶向治療、mRNA療法、基因編輯等技術(shù)提供普適性療效增強(qiáng)策略。該發(fā)現(xiàn)從機(jī)制層面破解了困擾遞送領(lǐng)域數(shù)十年的“載體非特異性清除"難題，為推動(dòng)遞送技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化提供了普適性全新方案。

論文截圖

介紹：

體內(nèi)傳遞系統(tǒng)（IDSs）對(duì)于實(shí)現(xiàn)治療劑的臨床應(yīng)用至關(guān)重要，尤其是那些具有低生物利用度或劑量受限的全身毒性的藥物。IDSs 的進(jìn)展，以聚合物納米顆粒和病毒載體為代表，促進(jìn)了多種治療模式的快速發(fā)展，包括體細(xì)胞基因組編輯、基于 mRNA 的療法以及靶向癌癥治療。然而，一個(gè)主要且持續(xù)存在的限制仍然存在：它們被體內(nèi)清道夫系統(tǒng)非選擇性清除，這大大降低了對(duì)目標(biāo)組織的傳遞效率。在所有器官中，肝臟是 IDS 清除的主要場(chǎng)所，常駐的庫(kù)普弗細(xì)胞（KCs）作為主要的清道夫，可以捕獲大部分給藥劑量。目前減少肝臟 IDS 清除的策略主要依賴(lài)于抗污染表面改性、材料重新設(shè)計(jì)、KC 飽和和清道夫受體阻斷。盡管這些方法取得了部分成功，但仍有很大改進(jìn)空間，特別是在通用性、安全性、肝臟選擇性和臨床可轉(zhuǎn)化性方面。

原理：
盡管在材料和工程優(yōu)化方面進(jìn)行了大量努力，但對(duì)肝臟如何維持其清除IDSs的強(qiáng)大基礎(chǔ)能力鮮有關(guān)注。因此，識(shí)別調(diào)控KC-IDS相互作用的核心信號(hào)通路將使能夠?qū)嵤└静煌倪f送增強(qiáng)策略，并適用于各種IDSs。鑒于腸道微生物群與肝臟之間的密切交流，我們假設(shè)存在一個(gè)腸-肝信號(hào)軸，以增強(qiáng)穩(wěn)定狀態(tài)下KC對(duì)外來(lái)物質(zhì)（包括IDSs）的吞噬作用。
結(jié)果：
耗竭腸道微生物群或阻斷細(xì)菌感應(yīng)受體顯著降低了肝臟清除率，并增強(qiáng)了各種IDSs的遞送效率，無(wú)論其化學(xué)成分或載荷類(lèi)型如何。這些效果轉(zhuǎn)化為IDS基礎(chǔ)療法（包括體細(xì)胞基因組編輯和精準(zhǔn)癌癥療法）的顯著療效提高。遞送效率的增強(qiáng)歸因于庫(kù)普弗細(xì)胞（KCs）的功能性失活，同時(shí)伴隨其形態(tài)學(xué)、分子表型和吞噬活性的明顯變化。革蘭氏陰性細(xì)菌被確定為此通路的主要驅(qū)動(dòng)因素，但它們并非通過(guò)細(xì)菌衍生產(chǎn)物直接作用于KCs。相反，腸道細(xì)菌在腸上皮中調(diào)節(jié)色氨酸代謝，腸上皮來(lái)源的血清素成為連接腸道與KC介導(dǎo)的IDS清除的關(guān)鍵信使。血清素通過(guò)KCs上特定受體的信號(hào)傳導(dǎo)觸發(fā)KCs細(xì)胞骨架重塑，并上調(diào)吞噬相關(guān)基因的表達(dá)，從而廣泛增強(qiáng)了KCs對(duì)各種IDSs的攝取。從治療角度看，通過(guò)飲食限制血清素生產(chǎn)源或阻斷相關(guān)血清素受體實(shí)現(xiàn)的血清素信號(hào)瞬時(shí)干擾，可廣泛增強(qiáng)IDS遞送效率。短暫的干預(yù)窗口就足以在多種臨床相關(guān)的IDS基礎(chǔ)療法中實(shí)現(xiàn)顯著的治療益處。
結(jié)論：
本研究確定了一個(gè)共生菌驅(qū)動(dòng)的腸-肝免疫軸作為IDS清除和系統(tǒng)性遞送效率的主要調(diào)控因子，表明通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)源性生物通路可以克服長(zhǎng)期存在的藥物遞送障礙。從轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的角度看，針對(duì)色氨酸代謝或血清素信號(hào)的策略提供了一種廣泛適用的方法，通過(guò)減少快速的肝臟清除或肝毒性來(lái)改善IDS的性能，對(duì)基因療法、基于mRNA的治療以及精準(zhǔn)癌癥療法具有良好的應(yīng)用前景。

腸-肝免疫軸限制基于IDS的療法：

腸道微生物群通過(guò)維持穩(wěn)態(tài)高水平的肝臟清除功能損害IDS循環(huán)。腸上皮將微生物群衍生的刺激傳遞給肝臟，血清素作為關(guān)鍵信使驅(qū)動(dòng)KC對(duì)IDS的吞噬。因此，只有少量IDS到達(dá)靶組織，導(dǎo)致在各種應(yīng)用中治療效果不理想。NPs，納米顆粒；LNPs，脂質(zhì)納米顆粒；PAMPs，病原相關(guān)分子模式。

人體體內(nèi)藥物遞送實(shí)踐中，常面臨藥代動(dòng)力學(xué)的挑戰(zhàn)，包括系統(tǒng)毒性高、組織靶向性效率低（如化療藥物）、穩(wěn)定性差（如核酸類(lèi)藥物）、難以跨越生物屏障的生物利用度低（如脂溶性藥物）等。遞送載體系統(tǒng)（IDS）通過(guò)對(duì)藥物的高效封裝、穩(wěn)定保護(hù)與靶向遞送，可有效解決上述難題，支撐相關(guān)藥物轉(zhuǎn)化，因而在現(xiàn)代生物醫(yī)藥領(lǐng)域占有重要地位。

近十年來(lái)，以脂質(zhì)納米顆粒（LNPs）、聚合物納米粒（PNP）和病毒載體為代表的體內(nèi)遞送系統(tǒng)技術(shù)已成功推動(dòng)腫瘤靶向化療、mRNA疫苗、基因療法等治療理念實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用。然而，遞送載體給藥后普遍存在快速清除問(wèn)題，導(dǎo)致到達(dá)靶標(biāo)組織的藥量極低（比如現(xiàn)有納米藥物向腫瘤的有效遞送劑量可僅占總劑量的0.7%以下），嚴(yán)重制約治療療效。根本原因在于，這些遞送系統(tǒng)在進(jìn)入體內(nèi)后，大部分會(huì)被肝臟中的枯否細(xì)胞快速清除，導(dǎo)致能夠成功抵達(dá)病灶的劑量不足5%，嚴(yán)重限制了其治療效果。

雖然已知單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)（Mononuclear Phagocyte System，MPS）是介導(dǎo)這一清除過(guò)程的主要細(xì)胞群體，但當(dāng)前學(xué)術(shù)研究仍缺乏安全普適的干預(yù)手段。遞送領(lǐng)域?qū)υ搯?wèn)題長(zhǎng)期陷入“現(xiàn)象描述—機(jī)制缺失—單純載體篩選—效果有限且普適性差"的循環(huán)，難以突破這一核心瓶頸對(duì)遞送領(lǐng)域發(fā)展的制約。如何有效規(guī)避肝臟的單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng)捕獲，成為提升體內(nèi)遞送系統(tǒng)效率的核心難題。

血清素（英語(yǔ)：Serotonin，全稱(chēng)血清張力素，又稱(chēng) 5-羥色胺和血清胺，簡(jiǎn)稱(chēng)為 5-HT）是一種在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織中廣泛存在的單胺型神經(jīng)遞質(zhì)，也被稱(chēng)為“?快樂(lè)激素?"。血清素由色氨酸經(jīng)色氨酸羥化酶轉(zhuǎn)化為5-羥色氨酸，再經(jīng)5-羥色氨酸脫羧酶在中樞神經(jīng)元及動(dòng)物（包含人類(lèi)）消化道之腸嗜鉻細(xì)胞中合成。它被普遍認(rèn)為是幸福和快樂(lè)感覺(jué)的貢獻(xiàn)者。血清素在調(diào)節(jié)情緒、睡眠、食欲、認(rèn)知和胃腸功能等方面發(fā)揮著核心作用 。人體約?90%的5-羥色胺?存在于胃腸道的腸嗜鉻細(xì)胞中。腸嗜鉻細(xì)胞（EC）是腸上皮上腸內(nèi)分泌細(xì)胞的一種亞型，是外周5-羥色胺（5-HT）的主要來(lái)源。血清素主要經(jīng)肝臟代謝為?5-羥基吲哚乙酸?（5-HIAA），由腎臟排出 。

為探討腸道微生物群對(duì)腫瘤靶向化療藥物遞送的影響，研究人員通過(guò)廣譜抗生素混合物（ABX）清除腸道菌群6周，多種化療藥物遞送系統(tǒng)的抗腫瘤效果在清除腸道菌群后顯著增強(qiáng)。在使用臨床獲批的脂質(zhì)體多柔比星(Doxil)治療MC38結(jié)腸腺癌時(shí)，清除菌群的小鼠中有25%在150天后仍無(wú)瘤生存，其腫瘤部位的藥物累積量約為正常小鼠的兩倍。類(lèi)似的效果在脂質(zhì)體米托蒽醌（Lipo MXT）治療乳腺癌、白蛋白結(jié)合型紫杉醇（Nab-paclitaxel）以及聚合物納米粒遞送系統(tǒng)中均得到驗(yàn)證，這些結(jié)果表明腸道微生物群削弱了基于IDS的化療的抗腫瘤療效。

病毒載體是另一種臨床可用的IDS，自組裝結(jié)構(gòu)組件可作為藥物載體。這種抑制作用同樣存在于病毒載體類(lèi)遞送系統(tǒng)中。在B16F10黑色素瘤模型中，靜脈注射溶瘤腺病毒（Oncolytic Adenoviruses, OAs）對(duì)正常小鼠僅產(chǎn)生約28%的腫瘤抑制，而在腸道微生物菌群清除的小鼠中，腫瘤消退率高達(dá)76%。這些結(jié)果表明腸道微生物群在病毒載體基礎(chǔ)的癌癥療法中普遍起負(fù)面作用。

為了解釋療效的改善，團(tuán)隊(duì)研究了腸道微生物群是否影響IDS向腫瘤的遞送。在微生物群耗竭的情況下，熒光成像顯示合成IDS在多種腫瘤模型中的腫瘤累積量約增加兩倍，包括脂質(zhì)體（Doxil）和由mPEG-b-PLGA組成的聚合物納米顆粒（NPs）（圖1 M和N）。對(duì)于病毒IDS，通過(guò)體內(nèi)熒光成像顯示，ADV向腫瘤的遞送至少增加了三倍。總體而言，這些發(fā)現(xiàn)表明腸道微生物群對(duì)基于IDS的藥物遞送到腫瘤具有顯著抑制作用。

除了藥物遞送之外，基于IDS的基因遞送是另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，使核酸治療的臨床應(yīng)用成為可能，包括體細(xì)胞基因組編輯和蛋白質(zhì)替代治療。研究人員首先使用mRNA或DNA為基礎(chǔ)的體細(xì)胞基因組編輯來(lái)研究腸道微生物群對(duì)基因遞送的影響。研究人員使用脂質(zhì)納米顆粒（LNPs）遞送Cre mRNA（mCre@LNPs），并使用Cre報(bào)告株評(píng)估其編輯效率，該報(bào)告株可依據(jù)細(xì)胞熒光從tdTomato轉(zhuǎn)換為增強(qiáng)型綠色熒光蛋白（EGFP）來(lái)可視化基因編輯細(xì)胞。腸道微生物群耗竭顯著提高了編輯效率，在多個(gè)肝外器官（包括肺、脾和骨髓）中提高了5到15倍。研究人員還使用病毒載體，Cre表達(dá)的AAV 2/9血清型（Cre-AAV2/9），將Cre DNA遞送到同一小鼠株。腸道微生物群耗竭同樣顯著提高了編輯效率，在肺、外分泌胰腺、胰島、脾和骨髓中提高了3到10倍。

接下來(lái)，研究人員擴(kuò)展這些發(fā)現(xiàn)，評(píng)估腸道微生物群對(duì)MC38腫瘤中基于IDS的蛋白質(zhì)替代治療的影響。LNPs被用來(lái)遞送編碼腫瘤抑制蛋白PTEN的mRNA（mPTEN@LNPs）（圖1O）。作為對(duì)照，mPTEN@LNPs在腫瘤消除方面幾乎沒(méi)有效果，而腸道微生物群耗竭明顯增強(qiáng)了抗腫瘤效果，腫瘤體積減小幾乎增加了三倍，中位生存期延長(zhǎng)了一倍（圖1P、Q）。為了直接量化腸道微生物群耗竭下腫瘤基因遞送的改善，研究人員向MC38腫瘤小鼠施用攜帶熒光素酶mRNA的LNPs（mLuc@LNPs）。腸道微生物群耗竭導(dǎo)致LNPs在腫瘤中的積累增加，并使腫瘤熒光素酶表達(dá)提高5.6倍，確認(rèn)了腫瘤遞送的改善（圖1R）。這些發(fā)現(xiàn)揭示了腸道微生物群在限制基于IDS的基因遞送療法潛力方面的負(fù)面作用。

圖1. 腸道微生物損害遞送系統(tǒng)介導(dǎo)的藥物遞送與基因遞送。（B和C）腫瘤生長(zhǎng)軌跡（B）和生存曲線（C）。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=8個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （E和F）腫瘤生長(zhǎng)軌跡（E）和生存曲線（F）。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=8個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （H和I）腫瘤生長(zhǎng)軌跡（H）和生存曲線（I）。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=8個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （K和L）腫瘤生長(zhǎng)軌跡（K）和腫瘤重量（L）。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=8個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （M）有或無(wú)ABX處理小鼠MC38腫瘤中Doxil的熒光反射圖像。比例尺，2mm。 （N）注射后24小時(shí)Doxil的腫瘤蓄積量。數(shù)據(jù)以每克腫瘤組織注射劑量百分比表示，顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=4個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （P和Q）腫瘤生長(zhǎng)軌跡（P）和生存曲線（Q）。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=9個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （R）有或無(wú)ABX處理小鼠注射mLuc@LNPs后48小時(shí)的生物發(fā)光圖像和熒光素酶表達(dá)。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （S）ABX處理和SPF對(duì)照小鼠皮膚血管中聚合物納米粒的活體顯微成像。比例尺，50μm。 （T）有或無(wú)ABX處理小鼠聚合物納米粒的藥代動(dòng)力學(xué)曲線。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=4個(gè)生物學(xué)重復(fù)。陰影區(qū)域代表標(biāo)準(zhǔn)差。

腸道微生物群如何影響IDS遞送的呢？對(duì)腫瘤血管結(jié)構(gòu)和血液灌注的初步檢查顯示，在ABX處理下未觀察到顯著變化，這表明IDS在腫瘤中的遞送增強(qiáng)并非歸因于血管功能的改變。進(jìn)一步使用聚合物納米顆粒（NPs）作為IDS模型進(jìn)行藥代動(dòng)力學(xué)分析顯示，腸道微生物群的耗竭顯著延長(zhǎng)了納米顆粒在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間，即使在注射后24小時(shí)，血清濃度仍約為對(duì)照組的兩倍（圖1，S和T）。此外，NP在腫瘤及其他重要器官的積累增加，而肝臟的NP信號(hào)明顯減少，提示肝臟清除受到抑制。這些結(jié)果表明，腸道微生物群通過(guò)刺激肝臟清除降低了IDS的遞送。為研究腸道微生物群控制肝臟清除的潛在機(jī)制，研究人員首先排除了細(xì)胞色素P450酶的參與，因?yàn)樗幚韺W(xué)調(diào)控這些酶并未影響IDS遞送。隨后，研究人員使用高分辨率肝臟活體顯微鏡（IVM）成像在細(xì)胞水平上觀察IDS分布。IVM成像顯示，納米顆粒沿肝小葉竇快速沉積，而使用荷蘭Liposoma巨噬細(xì)胞清除劑氯磷酸脂質(zhì)體Clodronate Liposomes耗竭巨噬細(xì)胞可消除NP沉積，并顯著增加血液中的NP濃度（圖S4，H和I）。對(duì)Kupffer細(xì)胞（KCs）進(jìn)行體內(nèi)熒光抗F4/80抗體染色顯示其強(qiáng)烈的NP攝取，提示其在肝臟NP清除中起核心作用（圖S4J）。

圖 S4. 腸道微生物群耗竭降低了 IDS 的肝臟清除率。提前兩天尾靜脈注射氯磷酸脂質(zhì)體Clodronate Liposomes清除肝臟Kupffer細(xì)胞。以降低Kupffer細(xì)胞對(duì)NP的攝取。

高分辨率活體顯微鏡成像顯示，清除菌群后，位于肝門(mén)靜脈周?chē)目莘窦?xì)胞對(duì)納米顆粒的攝取減少了約70%，而肝中央靜脈區(qū)域的枯否細(xì)胞攝取也降低了40%，原本存在的區(qū)域吞噬異質(zhì)性隨之消失。這種效應(yīng)具有普適性，無(wú)論是脂質(zhì)體、白蛋白納米粒、金納米粒等合成載體，還是腺相關(guān)病毒、腺病毒、慢病毒等病毒載體，其被枯否細(xì)胞捕獲的比例均顯著下降，導(dǎo)致遞送系統(tǒng)在血液循環(huán)中的滯留時(shí)間延長(zhǎng)了近兩倍。通過(guò)糞便菌群移植恢復(fù)腸道菌群后，枯否細(xì)胞的吞噬活性和肝臟清除功能也隨之恢復(fù)，證實(shí)了腸道菌群對(duì)枯否細(xì)胞功能具有動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)作用。

KCs在空間上被組織成門(mén)脈周?chē)≒T-KCs）和中心靜脈周?chē)–V-KCs）兩個(gè)亞群 。使用熒光抗E-鈣黏蛋白抗體對(duì)體內(nèi)門(mén)脈區(qū)進(jìn)行標(biāo)記，研究人員能夠區(qū)分PT-KCs和CV-KCs，并觀察到這些KC亞群之間吞噬活性存在差異（圖S4K）。PT-KCs的NP攝取高于CV-KCs（圖S4，L和M）。由于腸道微生物群衍生產(chǎn)物由門(mén)靜脈引流，在肝小葉竇中從PT到CV區(qū)域形成遞減濃度梯度，研究人員推測(cè)KC吞噬異質(zhì)性的分區(qū)可能是由腸道微生物群建立的。與這一假設(shè)一致，ABX處理或無(wú)菌（GF）小鼠的IVM成像顯示，PT-KCs的NP攝取減少約70%，CV-KCs的NP攝取減少約40%，導(dǎo)致KCs的吞噬異質(zhì)性消失（圖2A及圖S5，A到C）。這種減少在各種合成載體中均一致，包括白蛋白NPs、脂質(zhì)體、LNPs和金納米顆粒（AuNPs），以及病毒載體，包括AAVs、ADVs和慢病毒（LVs）（圖2，A到C）。使用不同粒徑（0.13至1.3 μm）的IDS進(jìn)一步確認(rèn)了KCs攝取減少。通過(guò)糞菌移植（FMT）在ABX處理小鼠中恢復(fù)腸道微生物群，可增加PT-KCs和CV-KCs的吞噬活性，從而恢復(fù)肝臟清除并減少循環(huán)中的NPs。值得注意的是，盡管有這些變化，腸道微生物群耗竭或FMT處理后，KCs數(shù)量保持不變。這些發(fā)現(xiàn)表明，KCs的吞噬活性決定了肝臟IDS清除，并可被腸道微生物群動(dòng)態(tài)調(diào)控。

圖2. 腸嗜鉻細(xì)胞（EC）對(duì)微生物的感知調(diào)控肝臟遞送系統(tǒng)清除。 （A）ABX處理和SPF對(duì)照小鼠中不同合成載體在枯否細(xì)胞中的標(biāo)準(zhǔn)化攝取，相對(duì)于對(duì)照小鼠門(mén)靜脈周?chē)莘窦?xì)胞均值。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=4個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （B）有或無(wú)ABX處理小鼠枯否細(xì)胞形態(tài)及慢病毒吞噬的活體顯微成像。比例尺，20μm。 （C）ABX處理和SPF對(duì)照小鼠中不同病毒載體在枯否細(xì)胞中的標(biāo)準(zhǔn)化攝取，相對(duì)于SPF對(duì)照小鼠門(mén)靜脈周?chē)莘窦?xì)胞均值。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （D）Tlr4fl/fl小鼠及內(nèi)皮細(xì)胞、髓系細(xì)胞、肝細(xì)胞、B細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞條件性Tlr4敲除小鼠中枯否細(xì)胞對(duì)聚合物納米粒的標(biāo)準(zhǔn)化攝取，相對(duì)于Tlr4fl/fl小鼠門(mén)靜脈周?chē)莘窦?xì)胞均值。數(shù)據(jù)顯示為中位數(shù)±四分位數(shù)，n=5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （E）Myd88fl/fl及條件性Myd88敲除小鼠枯否細(xì)胞形態(tài)及聚合物納米粒吞噬的活體顯微成像。比例尺，100μm和20μm（插圖）。 （F）Myd88fl/fl及條件性Myd88敲除小鼠中枯否細(xì)胞對(duì)聚合物納米粒的標(biāo)準(zhǔn)化攝取，相對(duì)于Myd88fl/fl小鼠門(mén)靜脈周?chē)莘窦?xì)胞均值。數(shù)據(jù)顯示為中位數(shù)±四分位數(shù)，n=5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （G）Myd88fl/fl及條件性Myd88敲除小鼠門(mén)靜脈周?chē)莘窦?xì)胞和靜脈周?chē)莘窦?xì)胞形態(tài)學(xué)參數(shù)熱圖。n=5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （H）Myd88fl/fl及條件性Myd88敲除小鼠分區(qū)枯否細(xì)胞聚類(lèi)的主成分分析圖，顯示整體形態(tài)學(xué)變異。每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)分區(qū)枯否細(xì)胞聚類(lèi)的平均特征。n=5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （I）彩色編碼的主成分分析圖顯示枯否細(xì)胞內(nèi)納米粒平均強(qiáng)度。n=5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （J）Vil1Cre-Myd88wt/wt和Vil1Cre-Myd88fl/fl同窩小鼠肝臟和MC38腫瘤中Doxil蓄積的熒光反射圖像。比例尺，2mm。 （K和L）Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠接受Doxil治療后MC38腫瘤的生長(zhǎng)軌跡（K）和生存曲線（L）。

接下來(lái)科研人員試圖了解腸道微生物群如何影響KC的吞噬活性。通過(guò)Z堆疊成像和三維（3D）重建結(jié)果顯示，ABX處理下的KCs表現(xiàn)出顯著的形態(tài)學(xué)改變，表現(xiàn)為細(xì)胞體積減少和偽足減少，并過(guò)渡為更緊湊、圓形的細(xì)胞形態(tài)，表明KC失活。

基于主成分分析（PCA）的整合形態(tài)特征降維后，相似特征的KCs被分組為離散簇，簇之間的距離反映形態(tài)變化的程度。對(duì)照組小鼠的PT-KCs和CV-KCs形成了不同的簇，這與它們具有異質(zhì)化的吞噬活性一致。相比之下，腸道微生物群清除使兩個(gè)KC簇都從對(duì)照簇中偏移，形成一個(gè)重疊簇（圖S8C）。進(jìn)一步分析顯示，KC形態(tài)與吞噬活性高度相關(guān)，例如凸區(qū)面積與吞噬作用呈正相關(guān)，而形狀因子呈負(fù)相關(guān)，表明這些形態(tài)特征可以作為KC功能的指示。總的來(lái)說(shuō)，該研究提供了對(duì)腸道微生物群缺失下KC顯著形態(tài)變化的定量見(jiàn)解，這可能從細(xì)胞幾何的角度解釋KC吞噬能力下降的原因。

接下來(lái)研究人員試圖研究建立腸道菌群與KC之間遠(yuǎn)程通信的潛在機(jī)制。為了確定負(fù)責(zé)的細(xì)菌種類(lèi)，使用不同的抗生素在小鼠中選擇性地耗竭革蘭氏陽(yáng)性或陰性細(xì)菌。使用萬(wàn)古霉素耗竭革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌可以適度增加KC對(duì)納米顆粒（NP）的攝取，而使用多粘菌素B消滅革蘭氏陰性細(xì)菌則顯著降低了KC的大小和吞噬活性。將益生菌大腸桿菌（Nissle 1917）移植到ABX處理的小鼠中恢復(fù)了KC的吞噬活性，證明了革蘭氏陰性細(xì)菌在維持KC活性中的重要性。

已有研究報(bào)道，腸道菌群通過(guò)將細(xì)菌產(chǎn)物釋放到血液中與腸外器官的免疫細(xì)胞進(jìn)行交流。鑒于脂多糖（LPS）是革蘭氏陰性細(xì)菌中的主要病原相關(guān)分子模式，我們首先考察了腸道LPS對(duì)KC吞噬活性的影響。口服LPS給GF小鼠可劑量依賴(lài)性地恢復(fù)PT-KC和CV-KC的激活，并增強(qiáng)其N(xiāo)P清除能力。一致地，在缺乏LPS感受器Toll樣受體4（TLR4）或其下游適配蛋白MyD88的小鼠中，KC吞噬顯著下降，表明TLR4-MyD88信號(hào)通路在維持穩(wěn)態(tài)下KC吞噬活性方面的關(guān)鍵作用。

研究人員最初假設(shè)，KC會(huì)直接對(duì)來(lái)自腸道的LPS作出反應(yīng)，從而以自反饋的方式維持其強(qiáng)大的清道夫功能。然而，使用Clec4f-Cre轉(zhuǎn)基因小鼠在KC中條件性敲除Tlr4或Myd88基因并未改變KC的吞噬活性。此外，口服LPS處理后血液中LPS濃度仍保持低水平。值得注意的是，口服LPS使KC功能表型轉(zhuǎn)向抗炎狀態(tài)，這與全身LPS暴露下觀察到的促炎激活不同。

在組織水平上，口服LPS處理增加了肝臟中抗炎介質(zhì)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF-β）和白細(xì)胞介素10（IL-10）的濃度，進(jìn)一步排除了KC直接識(shí)別LPS的必要性。一致地，口服LPS處理在ABX處理的Clec4f Cre-Myd88^fl/fl 小鼠中仍能有效驅(qū)動(dòng)KC的抗炎激活。這些結(jié)果暗示了其他細(xì)胞群體作為中介，將腸道菌群的刺激信號(hào)傳遞給KC的參與。

追隨這一引人注目的概念，研究人員試圖確定哪一類(lèi)細(xì)胞群體能夠感知微生物刺激并維持穩(wěn)態(tài)下的庫(kù)普弗細(xì)胞（KC）吞噬活性。研究人員使用多種Cre驅(qū)動(dòng)小鼠品系，對(duì)腸道和肝臟中的關(guān)鍵細(xì)胞群體進(jìn)行了細(xì)胞特異性TLR4-MyD88信號(hào)通路基因擾動(dòng)，包括iCdh5-Cre（血管內(nèi)皮細(xì)胞）、LysM-Cre（髓系譜系）、Alb-Cre（肝細(xì)胞）、CD19-Cre（B細(xì)胞）和Vil1-Cre（腸上皮細(xì)胞，IECs）。研究人員發(fā)現(xiàn)，肝臟細(xì)胞中的TLR4-MyD88信號(hào)通路，包括內(nèi)皮細(xì)胞、KC和肝細(xì)胞，對(duì)于維持穩(wěn)態(tài)下的KC吞噬活性并非必需。相比之下，特異性刪除腸上皮細(xì)胞中的該通路（Vil1Cre-Tlr4fl/fl和Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠）顯著降低了KC對(duì)合成或病毒IDS的攝取，其水平可與全身敲除小鼠相媲美（圖2D至F）。

此外，在Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠中觀察到PT-KC和CV-KC的顯著形態(tài)學(xué)變化，而其他條件性敲除品系的小鼠KC保持不變（圖2G）。PCA分析進(jìn)一步顯示，只有Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠的KC在形態(tài)特征空間中表現(xiàn)出明顯偏移，表明其功能發(fā)生了獨(dú)特轉(zhuǎn)變（圖2H）。

值得注意的是，腸上皮細(xì)胞中的Myd88缺失并未改變腸道微生物組成或腸道免疫活化狀態(tài)，從而排除了它們?cè)谡{(diào)控KC功能中的參與。在Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠中，KC對(duì)納米顆粒（NPs）的攝取減少伴隨著IDS循環(huán)時(shí)間延長(zhǎng)和腫瘤輸送增強(qiáng)（圖2I和J）。相應(yīng)地，這些效應(yīng)顯著提高了Doxil對(duì)MC38腫瘤的治療效果，在治療后的前兩周實(shí)現(xiàn)腫瘤生長(zhǎng)抑制，并顯著延長(zhǎng)存活期（圖2K和L）。這些結(jié)果確認(rèn)腸上皮細(xì)胞是將腸道微生物刺激傳遞給KC的關(guān)鍵信號(hào)節(jié)點(diǎn)，從而許可肝臟對(duì)IDS的清除。

為了確定IEC如何遠(yuǎn)程調(diào)控KC的吞噬活性，我們分析了IEC的分泌特征，并識(shí)別出35種可能受腸道微生物影響的分子。在分離的原代KC上測(cè)試這些分子表明，只有血清素（5-羥色胺，5-HT）能夠顯著刺激KC的吞噬活性，使IDS攝取量增加4.1至5.3倍（圖3A）。

此外，在Vil1Cre-Myd88^fl/fl小鼠的血清、結(jié)腸和肝臟組織中，血清素濃度顯著降低，這提示其可能參與KC調(diào)控（圖3 B至D）。對(duì)Vil1Cre-Myd88^fl/fl小鼠進(jìn)行為期1周的口服血清素補(bǔ)充可恢復(fù)KC的形態(tài)和吞噬活性（圖3E）。在無(wú)菌（GF）、抗生素處理（ABX）及Myd88–/–小鼠中也觀察到類(lèi)似結(jié)果。

血清素是由必需氨基酸色氨酸（Trp）代謝生成的一種小產(chǎn)物。進(jìn)一步使用Vil1Cre-Myd88^fl/fl小鼠探索血清素合成途徑中其他代謝物對(duì)KC的影響（圖3F）。盡管Trp是血清素合成的原料，但單獨(dú)補(bǔ)充Trp并未激活KC（圖3G）。然而，羥色氨酸（5-HTP）可恢復(fù)KC的吞噬活性，這表明芳香族L-氨基酸脫羧酶（AADC）在Vil1Cre-Myd88^fl/fl小鼠中功能未受影響。我們還檢測(cè)了血清素代謝的主要產(chǎn)物5-羥吲哚乙酸（5-HIAA）和Trp的替代代謝途徑主要產(chǎn)物犬尿氨酸（Kyn），結(jié)果兩者均未恢復(fù)KC功能，從而排除了這些代謝產(chǎn)物驅(qū)動(dòng)的途徑參與的可能性（圖3G）。

為了進(jìn)一步證明血清素的生理作用，我們使用了色氨酸羥化酶1（TPH1）基因敲除小鼠（TPH1–/–），在這些小鼠中IEC中的血清素生成被阻斷，因?yàn)門(mén)PH1是血清素合成限速步驟的酶。TPH1–/–小鼠的KC吞噬活性顯著降低，這證明血清素在穩(wěn)態(tài)下對(duì)KC具有調(diào)控作用（圖3 H和I）。除了評(píng)估吞噬活性和形態(tài)外，研究人員還考察了血清素在塑造KC功能表型中的作用。在ABX處理的小鼠中，口服血清素可恢復(fù)KC的抗炎表型，這表現(xiàn)為CD206、CD163、IL-10和TGF-β表達(dá)升高。相比之下，在TPH1–/–小鼠中口服LPS未能恢復(fù)KC表型。這些發(fā)現(xiàn)證實(shí)，血清素作為中心信使，在IEC對(duì)微生物刺激時(shí)對(duì)KC的長(zhǎng)距離控制中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

圖3. 腸嗜鉻細(xì)胞來(lái)源的血清素向枯否細(xì)胞傳遞微生物刺激信號(hào)。 （A）流式細(xì)胞術(shù)定量經(jīng)腸上皮細(xì)胞來(lái)源代謝分子處理后分離的原代枯否細(xì)胞的吞噬活性。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （B）SPF對(duì)照、ABX處理或Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠門(mén)靜脈血中血清素標(biāo)準(zhǔn)化濃度，相對(duì)于對(duì)照小鼠均值。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=16個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （C和D）Vil1Cre-Myd88wt/wt和Vil1Cre-Myd88fl/fl同窩小鼠肝臟中血清素的免疫組化染色（C）及信號(hào)強(qiáng)度定量（D）。數(shù)值以Vil1Cre-Myd88wt/wt小鼠均值標(biāo)準(zhǔn)化。比例尺，20μm。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （E）有或無(wú)血清素補(bǔ)充的Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠枯否細(xì)胞形態(tài)及聚合物納米粒吞噬的活體顯微成像。比例尺，100μm和20μm（插圖）。 （F）示意圖顯示色氨酸生成血清素的代謝通路。 （G）Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠補(bǔ)充參與血清素生成的各種代謝物后枯否細(xì)胞對(duì)聚合物納米粒的標(biāo)準(zhǔn)化攝取，相對(duì)于對(duì)照小鼠門(mén)靜脈周?chē)莘窦?xì)胞均值。數(shù)據(jù)顯示為中位數(shù)±四分位數(shù)，n=4個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （H）TPH1-/-和野生型同窩小鼠枯否細(xì)胞形態(tài)及聚合物納米粒吞噬的活體顯微成像。比例尺，100μm和20μm（插圖）。 （I）TPH1-/-和野生型同窩小鼠中枯否細(xì)胞對(duì)聚合物納米粒的標(biāo)準(zhǔn)化攝取，相對(duì)于野生型同窩小鼠門(mén)靜脈周?chē)莘窦?xì)胞均值。數(shù)據(jù)顯示為中位數(shù)±四分位數(shù)，n=4個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （J）基于免疫組化染色的Vil1Cre-Myd88wt/wt和Vil1Cre-Myd88fl/fl同窩小鼠結(jié)腸中ATB0+、TPH1、SERT和MAO-A的表達(dá)。對(duì)于ATB0+和TPH1，數(shù)值以Vil1Cre-Myd88wt/wt小鼠均值標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （K）示意圖顯示腸道微生物調(diào)控腸上皮細(xì)胞中血清素的代謝通路及其生物合成與降解。

接下來(lái)研究了 IEC 中的 MyD88 信號(hào)如何通過(guò)檢查三條關(guān)鍵通路來(lái)調(diào)節(jié)血清中血清素濃度：色氨酸 (Trp) 吸收、血清素生物合成和血清素降解。通過(guò)分析這些通路中關(guān)鍵蛋白的 mRNA 表達(dá)，我們發(fā)現(xiàn) IEC 中 Myd88 的基因缺失降低了 Trp 吸收轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 ATB0 (Slc6a14) 和血清素生物合成酶 TPH1 的表達(dá)。這解釋了為什么 Vil1Cre-Myd88^fl/fl 小鼠中的 KC 對(duì) Trp 補(bǔ)充仍無(wú)反應(yīng)。關(guān)于血清素降解通路，IEC 通過(guò)血清素再攝取轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 (SERT) 從腸粘膜吸收血清素，并通過(guò)單胺氧化酶 A (MAO-A) 進(jìn)行降解 。IEC 中 Myd88 的缺失顯著增加了 SERT 和 MAO-A 的表達(dá)，這與 ATB0 和 TPH1 活性的下調(diào)共同加強(qiáng)了血清血清素的降低（圖 3J ）。在 Vil1-Cre 靶向的 IEC 系列中，小腸上皮細(xì)胞負(fù)責(zé) Trp 吸收和血清素降解，腸嗜鉻細(xì)胞負(fù)責(zé)血清素合成。利用 SERT-Cre、Neurod1-Cre 和 iTPH1-Cre 系列在這些細(xì)胞中進(jìn)行亞群特異性 Tlr4 或 Myd88 缺失進(jìn)一步顯示，這兩類(lèi)細(xì)胞均參與微生物驅(qū)動(dòng)的血清素產(chǎn)生和肝臟 IDS 清除，而其他 IEC 亞群則非必需。總的來(lái)說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)表明腸道微生物通過(guò)影響 IEC 中血清素的合成和降解維持血清血清素濃度（圖 3K）。

短鏈脂肪酸 (SCFA) 已被報(bào)道可刺激腸嗜鉻細(xì)胞產(chǎn)生血清素。與此一致，SCFA 補(bǔ)充可提高小鼠血清血清素濃度，但矛盾的是抑制了 KC 活性。敲除編碼 SCFA 受體的基因 (GPR41, GPR43 和 GPR109A) 或通過(guò)無(wú)纖維飲食耗盡野生型 (WT) 小鼠腸道 SCFA 增強(qiáng)了 KC 對(duì)納米顆粒 (NPs) 的攝取，而在 TPH1–/– 小鼠中，SCFA 處理在缺乏血清素的情況下進(jìn)一步降低了 KC 吞噬作用。這些結(jié)果表明 SCFA 對(duì) KC 吞噬活性具有額外的抑制作用，超過(guò)了其通過(guò)誘導(dǎo)血清素而介導(dǎo)的 KC 激活作用。

SCFA 主要由革蘭氏陽(yáng)性菌產(chǎn)生，這與萬(wàn)古霉素處理小鼠中觀察到的顯著 KC 激活一致。向這些小鼠補(bǔ)充 SCFA 使 KC 吞噬活性恢復(fù)至對(duì)照水平，證實(shí)革蘭氏陽(yáng)性菌通過(guò) SCFA 抑制 KC 吞噬。總的來(lái)說(shuō)，革蘭氏陽(yáng)性菌通過(guò) SCFA 信號(hào)抑制 KC 吞噬，但這一作用弱于革蘭氏陰性菌的促吞噬作用。這解釋了在通過(guò) ABX 引起的廣泛共生菌耗竭時(shí)觀察到的 KC 活性降低，強(qiáng)調(diào)血清素信號(hào)在調(diào)節(jié)肝臟 IDS 清除中的主導(dǎo)作用。

鑒于色氨酸是只能從食物中獲得的必需氨基酸，研究人員接下來(lái)探討其限制攝入是否通過(guò)降低血清血清素濃度而改變肝臟IDS清除。為期3天的無(wú)色氨酸飲食顯著降低了血清血清素濃度。KC吞噬活性的下降與循環(huán)血清素濃度的下降同步，兩者在5天內(nèi)均達(dá)到低點(diǎn)(圖 3L)。

將小鼠重新喂以標(biāo)準(zhǔn)飲食后，血清血清素濃度迅速恢復(fù)，同時(shí)KC形態(tài)和吞噬活性在3天內(nèi)恢復(fù)。這一快速反應(yīng)建立了血清血清素濃度與KC吞噬活性之間的強(qiáng)相關(guān)性(圖 3M)。
此外，除了合成IDS之外，無(wú)色氨酸飲食還會(huì)導(dǎo)致肝臟對(duì)包括AAV、ADV和LV在內(nèi)的病毒載體的清除率下降約70%(圖 3N )。這些發(fā)現(xiàn)表明KCs對(duì)血清血清素的敏感性，并提供了通過(guò)膳食干預(yù)控制肝臟清除的潛在方法。

研究人員接下來(lái)探索了IEC來(lái)源血清素在KCs中的下游信號(hào)通路。為了確定負(fù)責(zé)的血清素受體（HTRs），我們用不同的HTR激動(dòng)劑處理Vil1Cre-Myd88fl/fl和WT小鼠。在使用HTR2或HTR7激動(dòng)劑處理的小鼠中觀察到KCs的活化，表現(xiàn)為其形態(tài)變化和吞噬活性增加，提示多種HTR亞型的參與（圖4A和B）。

具體來(lái)說(shuō)，HTR2包括三個(gè)亞型：HTR2a、HTR2b和HTR2c。為了區(qū)分它們對(duì)KCs的影響，我們生成了相應(yīng)的HTR基因敲除小鼠品系，并檢查了其KCs的活性（圖4C和D）。基因刪除HTR2c或HTR7，而非HTR2a和HTR2b，會(huì)引起KCs的形態(tài)轉(zhuǎn)變并顯著降低其吞噬活性，從而確認(rèn)了負(fù)責(zé)的血清素受體（圖4C和D）。

由于HTR2c–/–和HTR7–/–小鼠的KCs表現(xiàn)出相似的表型，猜想這兩個(gè)受體可能共享共同的下游信號(hào)通路。關(guān)注于參與執(zhí)行HTR激活后匯聚效應(yīng)的細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（ERK）。免疫印跡分析證實(shí)血清素處理的KCs中ERK磷酸化增強(qiáng)（圖4E）。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一點(diǎn)，向血清素處理的Vil1Cre-Myd88fl/fl或SPF小鼠施用ERK抑制劑（ERKi, PD98059）消除了血清素對(duì)KCs攝取NP的刺激作用，并顯著抑制了KCs的活性（圖4F和G; ）。ERKi處理還引起KCs明顯的形態(tài)轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)為細(xì)胞體圓形、細(xì)胞突起減少和偽足縮短（圖4H和I）。這些發(fā)現(xiàn)表明ERK在執(zhí)行KCs中HTR激活下游功能中具有關(guān)鍵作用。

圖4. 血清素通過(guò)HTR2c/7-ERK信號(hào)通路激活枯否細(xì)胞吞噬活性。 （A）不同HTR1、HTR2、HTR3和HTR7激動(dòng)劑處理的Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠枯否細(xì)胞形態(tài)及聚合物納米粒吞噬的活體顯微成像。比例尺，100μm和20μm（插圖）。 （B）不同HTR激動(dòng)劑處理的Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠枯否細(xì)胞對(duì)聚合物納米粒的標(biāo)準(zhǔn)化攝取，相對(duì)于對(duì)照小鼠門(mén)靜脈周?chē)莘窦?xì)胞均值。數(shù)據(jù)顯示為中位數(shù)±四分位數(shù)，n=4個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （C）HTR2a-/-、HTR2b-/-、HTR2c-/-、HTR7-/-及野生型小鼠枯否細(xì)胞形態(tài)及聚合物納米粒吞噬的活體顯微成像。比例尺，100μm和20μm（插圖）。 （D）HTR敲除小鼠中枯否細(xì)胞對(duì)聚合物納米粒的標(biāo)準(zhǔn)化攝取，相對(duì)于野生型小鼠門(mén)靜脈周?chē)莘窦?xì)胞均值。數(shù)據(jù)顯示為中位數(shù)±四分位數(shù)，n=3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （E）血清素處理后原代枯否細(xì)胞中ERK磷酸化的免疫印跡分析。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=4個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （F）單獨(dú)補(bǔ)充血清素或血清素聯(lián)合ERK抑制劑處理的Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠枯否細(xì)胞形態(tài)及聚合物納米粒吞噬的活體顯微成像。比例尺，100μm和20μm（插圖）。 （G）單獨(dú)補(bǔ)充血清素或血清素聯(lián)合ERK抑制劑處理的Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠分區(qū)枯否細(xì)胞聚類(lèi)的主成分分析圖，顯示整體形態(tài)學(xué)變異。n=5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （H）單獨(dú)補(bǔ)充血清素或血清素聯(lián)合ERK抑制劑處理的Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠枯否細(xì)胞偽足結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖像。比例尺，5μm和1μm（插圖）。 （I）掃描電鏡數(shù)據(jù)中枯否細(xì)胞偽足的數(shù)量和長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)顯示為中位數(shù)±四分位數(shù)，n=4個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （J）從Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠分離的枯否細(xì)胞中F-肌動(dòng)蛋白組織的熒光圖像。枯否細(xì)胞單獨(dú)用血清素或血清素聯(lián)合ERK抑制劑處理24小時(shí)，隨后與聚合物納米粒孵育3小時(shí)。比例尺，20μm和5μm（插圖）。 （K）培養(yǎng)的枯否細(xì)胞中單獨(dú)用血清素或血清素聯(lián)合ERK抑制劑處理后F-肌動(dòng)蛋白的長(zhǎng)度（上）和標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)度（下），相對(duì)于未處理細(xì)胞均值。數(shù)據(jù)顯示為中位數(shù)±四分位數(shù)，n=4個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （L）血清素處理相對(duì)于未處理Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠枯否細(xì)胞中髓系白細(xì)胞活化（上）和吞噬作用（下）的基因集富集分析圖。n=3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （M）血清素處理后從Vil1Cre-Myd88fl/fl小鼠分離的枯否細(xì)胞中mRNA水平基因表達(dá)變化的熱圖。n=3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （N）示意圖顯示腸上皮細(xì)胞來(lái)源的血清素激活枯否細(xì)胞對(duì)遞送系統(tǒng)吞噬的機(jī)制。血清素通過(guò)HTR2c和HTR7信號(hào)觸發(fā)枯否細(xì)胞中肌動(dòng)蛋白重塑和吞噬受體表達(dá)，導(dǎo)致枯否細(xì)胞對(duì)遞送系統(tǒng)的高水平吞噬活性。

接下來(lái)，研究人員探討了血清素-HTR-ERK信號(hào)在KC中的下游效應(yīng)分子。吞噬作用需要細(xì)胞骨架、吞噬受體和其他調(diào)控因子的協(xié)作。首先在血清素作用下檢查了KC的細(xì)胞骨架重塑，使用鬼筆環(huán)肽可視化纖維狀肌動(dòng)蛋白（F-actin）。在來(lái)自Vil1Cre-Myd88^fl/fl小鼠的分離KC中觀察到肌動(dòng)蛋白聚合較弱，這與其顯著的細(xì)胞形態(tài)變化相對(duì)應(yīng)（圖4J）。相反，補(bǔ)充血清素增強(qiáng)了胞質(zhì)F-actin的形成，生成密集的肌動(dòng)蛋白網(wǎng)絡(luò)，支持KC的偽足和突起（圖4J和K）。這種重塑的細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)對(duì)于KC在竇狀腔內(nèi)導(dǎo)航并捕獲循環(huán)的納米顆粒以啟動(dòng)吞噬至關(guān)重要。

給予血清素處理的Vil1Cre-Myd88^fl/fl或SPF對(duì)照小鼠ERK抑制劑（ERKi）可減少其細(xì)胞內(nèi)F-actin積累并抑制偽足形成。此外，在從人肝分離的KC中，血清素誘導(dǎo)明顯的形態(tài)變化、細(xì)胞骨架重塑以及2.4倍的納米顆粒攝取增加，而ERKi可有效阻斷這些效應(yīng)。這些結(jié)果凸顯了血清素-ERK軸在調(diào)控KC細(xì)胞骨架動(dòng)力學(xué)和吞噬活性中的保守作用。

為評(píng)估血清素對(duì)吞噬相關(guān)基因表達(dá)的影響，研究人員比較了血清素處理與未處理Vil1Cre-Myd88^fl/fl小鼠KC的轉(zhuǎn)錄組。基因集富集分析（GSEA）和基因本體分析顯示，參與髓系白細(xì)胞激活、吞噬作用和ERK1/2信號(hào)級(jí)聯(lián)的基因主要在血清素處理的Vil1Cre-Myd88^fl/fl小鼠KC中富集（圖4L）。具體而言，血清素上調(diào)了多種吞噬觸發(fā)受體的表達(dá)，包括清道夫受體、Fc受體、補(bǔ)體受體、C型凝集素受體及其他模式識(shí)別受體（圖4M）。值得注意的是，Marco（一種最近被證明介導(dǎo)肝臟對(duì)腸源性細(xì)菌及靜脈注射IDS的免疫清除的清道夫受體）的表達(dá)增加了2.2倍，而上調(diào)的C型凝集素受體和補(bǔ)體受體對(duì)于識(shí)別和吞噬血源性病毒至關(guān)重要。這些吞噬觸發(fā)受體的上調(diào)也通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)在蛋白水平得到確認(rèn)。血清素處理還增加了巨噬細(xì)胞刺激受體的表達(dá)，如Csf1r、Trem1和Trem2，這些受體均負(fù)責(zé)維持KC的高吞噬活性（圖4M）。此外，調(diào)控吞噬作用的基因，如Calr和Coro1a，也呈上調(diào)，它們對(duì)于細(xì)胞骨架重塑和啟動(dòng)吞噬至關(guān)重要。總的來(lái)說(shuō)，這些結(jié)果揭示了血清素在KC中的下游信號(hào)通路，并提供了血清素如何在穩(wěn)態(tài)下維持KC對(duì)IDS高吞噬活性的機(jī)制性解釋?zhuān)▓D4N）。在應(yīng)用層面，研究人員探討了以臨床可轉(zhuǎn)化的方式中斷血清素通路是否可以提高IDS的遞送效率。首先檢查了血清素受體阻斷的效果。為了確定抑制肝臟IDS清除的藥物，研究人員向SPF小鼠給藥了針對(duì)不同HTR亞型的小分子拮抗劑。在這些藥物中，HTR2或HTR7拮抗劑削弱了KCs對(duì)納米顆粒的攝取，而ritanserin和AVN-101顯示出好的療效（圖5，A和B）。兩種藥物的聯(lián)合使用在降低KCs的吞噬活性方面更為有效（圖5B）。

因此，我們的主要策略依賴(lài)于ritanserin和AVN-101的組合（HTR拮抗劑混合物）直接阻斷KCs中的血清素信號(hào)通路（圖5，C和D）。為期一周的治療方案未引起腸道微生物群失調(diào)，但顯著延長(zhǎng)了Doxil在系統(tǒng)循環(huán)中的半衰期，并顯著增強(qiáng)了Doxil和聚合物納米顆粒在腫瘤中的積累（圖5，E和F）。值得注意的是，AVN-101和ritanserin均已成功通過(guò)多項(xiàng)I期臨床試驗(yàn)用于治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病。在本研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)能夠有效降低肝臟IDS清除的劑量處于可耐受范圍內(nèi)，這強(qiáng)調(diào)了該策略的臨床轉(zhuǎn)化潛力。

隨后，評(píng)估了該策略對(duì)腫瘤治療和基因編輯的效果。HTR拮抗劑混合物對(duì)腫瘤生長(zhǎng)影響較小（圖5，G和H），但顯著增強(qiáng)了Doxil對(duì)MC38腫瘤的治療效果，實(shí)現(xiàn)了比單獨(dú)使用Doxil更高的腫瘤抑制率和延長(zhǎng)的生存期。在原位B16F10腫瘤模型中，OAs與HTR拮抗劑混合物聯(lián)合治療也顯示了類(lèi)似的腫瘤抑制效果（圖5I）。在基因遞送方面，HTR阻斷顯著提高了Cre-AAV2/9在肺、胰腺、脾臟和骨髓等多個(gè)器官的基因組編輯效率。

第二種策略涉及限制色氨酸（Trp）攝入，以快速降低血清血清素濃度（圖5J）。5天的無(wú)色氨酸飲食使LNP在腫瘤中的遞送效率翻倍，而外源性血清素的給藥則抵消了這種遞送改善（圖5K）。恢復(fù)色氨酸攝入可快速糾正血清血清素濃度，使該策略成為一種有效且可控的提升IDS遞送效率的方法。對(duì)于使用mCre@LNPs進(jìn)行體細(xì)胞基因組編輯，無(wú)色氨酸飲食相比等熱量對(duì)照飲食的小鼠，在不同器官中誘導(dǎo)了5至15倍的編輯效率提升。對(duì)于蛋白質(zhì)替代療法，無(wú)色氨酸飲食增強(qiáng)了mPTEN@LNPs對(duì)原位4T1腫瘤的療效，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)實(shí)現(xiàn)了約65%的腫瘤體積減少而未引起體重下降（圖5, L和M）。

對(duì)于溶瘤病毒療法，無(wú)色氨酸飲食同樣增強(qiáng)了OAs在B16F10腫瘤模型中的腫瘤消融效果，即便是初始體積超過(guò)500 mm3的晚期腫瘤，也顯示了該策略的高效性和廣泛適用性（圖5, N和O）。值得注意的是，恢復(fù)血清血清素濃度會(huì)抵消色氨酸限制賦予的病毒療法治療改進(jìn)（圖5, N和O）。血清血清素濃度與病毒療法結(jié)果之間的穩(wěn)健相關(guān)性表明，血清血清素濃度可能作為IDS基礎(chǔ)治療療效的臨床可評(píng)估指標(biāo)，并為患者飲食管理提供動(dòng)態(tài)信息（圖5P）。總之，我們的研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)，阻斷血清素信號(hào)是一種有前景的方法，可減輕非特異性肝臟IDS清除，從而提升臨床相關(guān)IDS基礎(chǔ)治療的效果。

圖5. 通過(guò)靶向血清素信號(hào)增強(qiáng)遞送系統(tǒng)介導(dǎo)的治療效果。 （A）HTR拮抗劑雞尾酒或?qū)φ杖芤禾幚淼腟PF小鼠枯否細(xì)胞對(duì)聚合物納米粒攝取的活體顯微成像。比例尺，100μm和20μm（插圖）。 （B）血清素信號(hào)阻斷示意圖：使用TPH1抑制劑（LP-533401）或HTR2c/7拮抗劑（ritanserin和AVN-101）。 （C和D）HTR拮抗劑雞尾酒預(yù)處理后MC38腫瘤攜帶小鼠接受Doxil治療的腫瘤生長(zhǎng)軌跡（C）和生存曲線（D）。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=8個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （E和F）HTR拮抗劑雞尾酒預(yù)處理后MC38腫瘤攜帶小鼠接受mPTEN@LNPs治療的腫瘤生長(zhǎng)軌跡（E）和生存曲線（F）。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=8個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （G和H）HTR拮抗劑雞尾酒預(yù)處理后B16F10腫瘤攜帶小鼠接受溶瘤腺病毒治療的腫瘤生長(zhǎng)軌跡（G）和腫瘤重量（H）。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=8個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （I）色氨酸缺失飲食或?qū)φ诊嬍程幚淼男∈箝T(mén)靜脈血中血清素濃度。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （J）色氨酸缺失飲食處理期間和停止后枯否細(xì)胞中聚合物納米粒攝取的代表性活體顯微成像。比例尺，100μm。 （K）色氨酸缺失飲食處理期間和停止后枯否細(xì)胞中聚合物納米粒攝取的定量分析。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=4個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （L和M）色氨酸缺失飲食預(yù)處理后原位4T1腫瘤攜帶小鼠接受mPTEN@LNPs治療的腫瘤生長(zhǎng)軌跡（L）和腫瘤重量（M）。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=8個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （N和O）色氨酸缺失飲食或色氨酸缺失飲食聯(lián)合血清素補(bǔ)充預(yù)處理后B16F10腫瘤攜帶小鼠接受溶瘤腺病毒治療的腫瘤生長(zhǎng)軌跡（N）和腫瘤重量（O）。數(shù)據(jù)顯示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差，n=8個(gè)生物學(xué)重復(fù)。 （P）血清素濃度與溶瘤病毒治療后腫瘤重量的相關(guān)性分析。

總之，本研究揭示了一條由腸道菌群驅(qū)動(dòng)、通過(guò)腸道上皮細(xì)胞來(lái)源的血清素激活肝臟枯否細(xì)胞、從而清除體內(nèi)遞送系統(tǒng)的“腸-肝免疫軸"。這一發(fā)現(xiàn)不僅從根本上解答了體內(nèi)遞送系統(tǒng)（IDS）為何在體內(nèi)被快速清除的長(zhǎng)期表象疑問(wèn)，更提出了一種全新的、高度可轉(zhuǎn)化的策略來(lái)提升各類(lèi)遞送系統(tǒng)的性能。研究揭示了驅(qū)動(dòng)體內(nèi)遞送載體（IDS）發(fā)生非選擇性肝臟富集的底層機(jī)制，深化了對(duì)體內(nèi)遞送過(guò)程的認(rèn)知，普適性地將傳統(tǒng)材料的遞送上升到新的機(jī)制高度，為藥物遞送載體的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供了理論框架；為轉(zhuǎn)化應(yīng)用提供了輔助遞送策略，為推動(dòng)藥物遞送相關(guān)療法的發(fā)展、精準(zhǔn)治療與臨床轉(zhuǎn)化提供了新視角與新靶點(diǎn)。

荷蘭Liposoma是巨噬細(xì)胞清除劑Clodronate Liposomes氯磷酸鹽脂質(zhì)體的發(fā)明人。作為領(lǐng)頭的體內(nèi)單核巨噬細(xì)胞清除試劑，其憑借穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、高效的清除能力及良好的生物相容性，已成為單核巨噬細(xì)胞清除的不二藥物。產(chǎn)品被引頻頻見(jiàn)刊Cell，Nature和Science，助力突破發(fā)現(xiàn)，拓展科學(xué)邊界。

本Science論文，研究人員就使用了荷蘭Liposoma的巨噬細(xì)胞清除劑氯磷酸鹽二鈉脂質(zhì)體Clodronate Liposomes，貨號(hào)C-005，通過(guò)尾靜脈注射，清除肝臟KF巨噬細(xì)胞 。

產(chǎn)品被引：

原始文獻(xiàn)：

Qin Wang et al., Commensal-driven serotonin production modulates in vivo delivery of synthetic and viral vectors. Science 391,eadu7686(2026).DOI:10.1126/science.adu7686