肠道上皮屏障是人体抵御病原体、毒素和食物抗原的第一道防线。当这道屏障受损时，会引发炎症性肠病等慢性疾病。近年来，粪菌移植（FMT）通过重塑肠道菌群治疗多种肠道疾病显示出潜力，但其机制不明且存在供体筛选、感染风险、伦理等问题。因此，寻找能够替代FMT的特定微生物和代谢物，成为领域内的迫切需求。
近日，河南农业大学动物科技学院刘伯帅与史莹华教授团队在《Microbiome》期刊在线发表题为《Tryptophan metabolism mediated by the gut microbiota inhibits pyroptosis via the AhR signaling pathway to maintain intestinal epithelial homeostasis》的研究论文。该研究通过多组学分析和体内外实验，首次揭示了粪菌移植通过富集罗伊氏乳杆菌及其色氨酸代谢产物，激活AhR信号通路抑制细胞焦亡，从而维护肠道上皮稳态的新机制。
研究团队首先在脂多糖诱导的肠损伤仔猪模型中证实，粪菌移植预处理能够显著减轻结肠上皮黏膜损伤，降低组织炎症评分，恢复细胞增殖和杯状细胞数量。更重要的是，粪菌移植明显抑制了细胞焦亡关键蛋白——NLRP3、ASC、Cleaved-Caspase-1、GSDMD-N以及炎症因子IL-1β和IL-18的表达水平。这表明，粪菌移植通过抑制焦亡通路保护了肠道屏障的完整性。
为探究深层机制，团队对结肠内容物进行了16S rRNA测序和非靶向代谢组学分析。结果发现，粪菌移植显著重塑了肠道菌群组成，罗伊氏乳杆菌的相对丰度大幅提升。同时，色氨酸代谢通路被显著激活，三种芳基烃受体（AhR）配体——吲哚-3-乳酸（ILA）、吲哚-3-醛（IAld）和吲哚-3-乙酸（IAA）的含量在结肠中明显升高。分子对接实验进一步证实，这三种代谢物均能与AhR蛋白有效结合，激活AhR信号通路。
为了验证这一通路的因果关系，团队构建了Caco-2细胞单层、结肠类器官以及AhR基因敲除小鼠等一系列模型。结果显示，无论是直接给予三种色氨酸代谢物的混合物，还是与罗伊氏乳杆菌共培养，均能有效诱导AhR向细胞核转位，从而在转录水平抑制NLRP3的表达，进而阻断下游焦亡信号的激活。然而，在AhR基因敲除的小鼠中，色氨酸代谢物和罗伊氏乳杆菌的保护作用完全消失，结肠焦亡和屏障损伤依然存在。这一系列严谨的实验强有力地证明：粪菌移植带来的保护效果，必须依赖于AhR信号通路的完整功能。
河南农业大学动物科技学院优质饲草与健康养殖团队的在读博士生刘孟琦与栗守仁为论文共同第一作者，刘伯帅老师和史莹华教授为共同通讯作者。团队成员王志昌老师、崔亚垒副教授、朱晓艳副教授、孙浩副教授、李德锋副教授等共同参与了该研究。
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