2025年3月，中国科学院生物物理研究所范祖森教授团队与郑州大学医学科学院、天健先进生物医学实验室刘本宇教授、范新娟教授团队合作在《Nature Immunology》期刊(IF:27.7)上发表了题为Enteric GABAergic neuron-derived γ-aminobutyric acid initiates expression of Igfbp7 to sustain ILC3 homeostasis的研究成果。该研究发现肠内GABA能神经元来源的γ-氨基丁酸启动Igfbp7的表达以维持ILC3的稳态，为探索维持肠道免疫稳态的重要分子机制提供了科学依据。

新格元提供了GEXSCOPE单细胞转录组测序(scRNA-Seq)服务，用来揭示GABA-C/EBP-β-IGFBP7通路在炎症性肠病(IBD)发病机制中的重要作用。

IBD(如克罗恩病和溃疡性结肠炎)是一类慢性炎症性肠道疾病，其发病机制涉及肠道免疫失调和肠道屏障功能障碍。ILC3s在IBD中表现出异常的激活状态，特别是IL-17A的过度分泌与肠道炎症的加剧密切相关。目前的研究表明，调节ILC3s的激活可能成为治疗IBD的潜在策略，但具体的分子机制和调控途径仍需进一步探索。

结果1：GABA在DSS诱导的结肠炎和肠道感染模型中发挥保护作用

GABA通过其GABA-B型受体(Gabbr1和Gabbr2)在ILC3s中发挥抑制作用，能够显著抑制ILC3s的激活和IL-17A的产生。这种抑制作用不仅在体外实验中得到证实，还在DSS诱导的结肠炎和肠道感染模型中表现出显著的保护效果。这些结果表明，GABA信号通路在调节ILC3s的免疫反应和维持肠道稳态中发挥重要作用。

图1. GABA抑制ILC3的激活，并缓解DSS诱导的结肠炎

结果2：GABBR1对ILC3s具有负向调节作用

GABBR1在ILC3s中起着关键的负向调节作用。Gabbr1的条件性敲除导致ILC3s的过度激活，表现为ILC3数量增加、增殖能力增强以及IL-17A产生显著增加。这些变化与更严重的肠道炎症和结肠炎症状相关，进一步证实了GABA-GABBR1信号通路在维持肠道免疫稳态中的重要性。

图2. Gabbr1条件性敲除导致ILC3过度激活和自发性结肠炎

结果3.调控O-GlcNAcylation稳态的关键基因FBXO31

肠神经系统中的GABA能神经元是GABA的主要来源，并通过分泌GABA抑制ILC3s的过度激活和IL-17A的产生。GABA能神经元的缺失会导致ILC3s的过度激活、肠道炎症加重以及结肠炎症状的加剧。这些发现进一步强调了GABA能神经元在维持肠道免疫稳态中的关键作用，并为炎症性肠病(IBD)的治疗提供了潜在的神经免疫调节靶点。

图3. GABA缺失加剧DSS诱导的结肠炎 

结果4：GABA信号通路在维持肠道免疫稳态中的分子机制

单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析显示，与野生型小鼠相比，Gabbr1^ΔRorc小鼠的ILC3s中Cebpb(编码C/EBP-β)基因表达显著上调。流式细胞术和qPCR分析进一步证实，Gabbr1^ΔRorc小鼠的ILC3s中C/EBP-β蛋白水平增加，且主要以LIP(长亚型)形式存在生长和恶性进展。在DSS诱导的结肠炎模型中，Cebpb^ΔRorc小鼠表现出更轻的结肠炎症状，包括较少的体重下降和组织病理损伤，表明GABA信号通路通过抑制C/EBP-β的LIP亚型表达来调节ILC3s的激活。C/EBP-β LIP亚型通过招募PRC2复合体抑制Igfbp7的转录，从而减少ILC3s中IL-17A的产生。

图4. GABA信号传导抑制C/EBP-β表达

结果5：C/EBP-β与PRC2复合体的相互作用

C/EBP-β的LIP亚型通过招募PRC2复合体至Igfbp7启动子区域，抑制Igfbp7的转录。这种机制导致ILC3s中IL-17A的产生增加，从而加剧肠道炎症。这一发现进一步阐明了GABA信号通路通过C/EBP-β调控ILC3s激活的分子机制，并为理解炎症性肠病(IBD)的发病机制提供了新的视角。

图5. LIP招募PRC2复合体至Igfbp7启动子以抑制其转录

结果6：Igfbp7在调节ILC3激活和结肠炎中的关键作用

ILC3s是Igfbp7的主要产生者，且Igfbp7能够通过抑制IL-17A的产生来负向调节ILC3的激活。在Igfbp7^ΔRorc小鼠中，ILC3s的数量和IL-17A的产生显著增加，表明Igfbp7在维持ILC3稳态中发挥重要作用。Igfbp7通过抑制ILC3的过度激活和IL-17A的产生，减轻DSS诱导的结肠炎。Igfbp7的缺失加剧了结肠炎的严重性，而外源性Igfbp7的补充则具有保护作用。Gabbr1^ΔRorcIgfbp7^ΔRorc小鼠表现出更严重的ILC3激活和结肠炎，表明GABBR1和Igfbp7在抑制ILC3过度激活和结肠炎中具有协同作用。

图6. Igfbp7通过与Igf1R结合抑制ILC3的扩张和IL-17A的产生

结果7：GABA-C/EBP-β-IGFBP7轴在IBD中的潜在作用

在健康人体肠道中，ILC3s与肠神经元纤维紧密分布，表明肠神经元可能通过神经递质(如GABA)直接调控ILC3s的功能。这种神经-免疫相互作用在维持肠道稳态中可能发挥重要作用。在IBD患者的炎症肠组织中，GABA的表达降低，而C/EBP-β(CEBPB)的表达增加，IGFBP7的表达减少。这种变化可能反映了GABA信号通路在IBD中的功能失调：GABA表达降低可能导致ILC3s的过度激活，因为GABA通过其受体(如GABBR1/2)抑制ILC3s的增殖和IL-17A的产生；CEBPB表达增加可能导致IGFBP7表达的抑制，因为C/EBP-β的LIP亚型通过招募PRC2复合体抑制IGFBP7的转录；IGFBP7表达减少可能导致ILC3s的过度激活，因为IGFBP7通过Igf1R抑制ILC3s的增殖和IL-17A的产生。

在IBD患者中，GABA信号通路的抑制和IGFBP7表达的减少可能导致ILC3s的过度激活和IL-17A的过度分泌，从而加剧肠道炎症。这一发现为IBD的发病机制提供了新的视角，并提示GABA信号通路和IGFBP7可能是潜在的治疗靶点。

图7. GABA-C/EBP-β-IGFBP7轴与炎症性肠病(IBD)相关

本研究成果表明，肠神经系统中GABA能神经元分泌的神经递质γ-氨基丁酸(GABA)通过GABAB型受体(Gabbr1和Gabbr2)抑制3型天然淋巴细胞(ILC3s)的过度激活，特别是其增殖和IL-17A的产生。研究进一步发现，GABA通过抑制ILC3s中转录因子C/EBP-β的LIP亚型表达，进而抑制Igfbp7基因的转录。Igfbp7通过其受体Igf1R的自分泌信号通路抑制ILC3s的增殖和IL-17A的产生，从而维持肠道免疫稳态。此外，研究还发现GABA-C/EBP-β-IGFBP7信号通路与炎症性肠病(IBD)患者的肠道炎症严重程度高度相关。总的来说，该文章发现描述了维持肠道免疫稳态的重要分子机制。