[目的]1.探索中重度特应性皮炎(Atopic dermatitis,AD)患者在使用度普利尤单抗(Dupilumab)治疗前、后的代谢组学和脂质组学变化,将代谢组学、脂质组学与临床数据相结合,分析与Dupilumab疗效或副作用相关的代谢改变。2.从肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α/干扰素-γ(interferon-gamma,IFN-y)诱导的体外细胞炎症模型和2,4-二硝基氟苯(Dinitrofluorobenzene,DNFB)诱导的AD小鼠模型两个方面评估丁酸钠(Sodium butyrate,SB)对AD的治疗作用,并探索SB发挥治疗作用的潜在分子机制。[方法]第一部分Dupilumab治疗AD的代谢组学研究①本研究共纳入33例中重度AD患者,采集患者在Dupilumab治疗前、治疗16周后血清的样本。采用基于液相色谱-质谱联用和气相-色谱质谱联用的非靶向代谢组学和非靶向脂质组学来检测血清代谢谱。②采用EASI-75进行Dupilumab疗效评估,对所有患者疗效评估分为疗效良好组与疗效欠佳组。依据正交偏最小二乘判别分析模型(Orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)中第一主成分的变量投影重要性值(VIP>1)和独立样本t检验(p<0.05)为条件筛选不同疗效组患者治疗前、后的组间差异代谢物。基于KEGG通路数据库对疗效良好组患者治疗前、后差异代谢物进行通路富集分析。③基于独立样本t检验(p<0.05)为条件筛选出与Dupilumab疗效相关的基线血清代谢物。进行接受者操作特征(receiver operating characteristic curve,ROC)曲线分析以考察候选代谢物预测疗SMRT PacBio效的能力。第二部分丁酸对AD的作用及机制研究①采用TNF-α/IFN-γ刺激HaCaT角质形成细胞和原代角质形成细胞建立AD细胞模型。定量实时聚合酶链反应(Real-time reverse transcription-PCR,qRT-PCR)检测细胞因子和趋化因子的mRNA表达水平;通过测量单层细胞跨膜电阻(transepithelial electrical resistance,TEER)及蛋白印迹法(Western blot,WB)检测紧Telaglenastat密连接蛋白(Claudin-1,ZO-1,Occludin)表达水平评估屏障功能;间接免疫荧光法(Indirect Immunofluorescence Assay,IFA)和 WB 法检测 NF-κB p65 核易位及NF-κB p65、AKT、ERK 1/2蛋白的磷酸化水平。②建立DNFB诱导的野生型和GPR109a-/-AD小鼠模型。Legend Plex多因子定量分析法检测小鼠血清Th1/Th2细胞相关炎症因子水平;苏木精-伊红染色和甲苯胺蓝染色评估皮肤组织的病理学变化;免疫荧光组化检测皮肤组织Occludin蛋白的表达和分布。[结果]第一部分Dupilumab治疗AD的代谢组学研究①共检测出849种代谢物和1753种脂质。OPLS-DA分析显示患者治疗前、后代谢物存在明显分离,表明应用Dupilumab治疗后患者代谢谱发生显著变化。②与疗效欠佳组相比,疗效良好组患者的代谢特征变化更为显著。通路富集分析显示,反应良好组的差异代谢物主要参与甘油磷脂代谢、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成、柠檬酸循环、花生四烯酸代谢、嘧啶代谢和鞘脂代谢。③筛选出36种与疗效相关的基线血清代谢物,ROC分析显示所有候选代谢物作为预测疗效的生物标志物效能一般。第二部分丁酸对AD的作用及机制研究①qRT-PCR结果显示,SB下调TNF-α/IFN-γ诱导的促炎细胞因子(IL-1β、IL-6和IL-18)和趋化因子(IL-8)的mRNA表达水平;SB可显著抑制由TNF-α/IFN-γ刺激引起的通透性增加(TEER值下降)和紧密连接蛋白(Claudin-1、ZO-1)表达水平的下降;IFA和WB的结果表明SB可以抑制TNF-α/IFN-γ诱导的NF-κB p65核转位及NF-κB p65、AKT蛋白的磷酸化。②动物模型结果显示,局部应用SB可改善DNFB致敏小鼠的典型AD样皮损、降低皮肤评分和耳朵厚度、减低小鼠抓挠频率、抑制AD小鼠NSC 125973表皮增厚和肥大细胞浸润、降低血清炎性细胞因子水平、改善表皮屏障功能,然而,在GPR109a-/-小鼠中,SB对AD小鼠的缓解作用消失。WB结果表明SB可能通过激活GPR109a受体来调节NF-κB和AKT信号通路。[结论]1.本研究探索了应用Dupilumab治疗16周的中重度AD患者在治疗前、后的代谢组学及脂质组学的变化,寻找到反应良好组患者的差异代谢物和相关代谢途径,为了解Dupilumab对患者代谢的影响提供了线索。2.在本研究中,我们证实了 SB对TNF-α/IFN-γ诱导的AD细胞模型和DNFB诱导的AD小鼠模型的治疗作用并探索其潜在的作用机制,为未来AD的防控提供了实验依据。