Gut microbiota-derived arginine metabolism mitigates intestinal ischemia-reperfusion injury

精氨酸 免疫系统 失调 肠粘膜 平衡 细胞因子 肠道菌群 mTORC1型 生物 调节器 新陈代谢 免疫学 信号转导 细胞生物学 炎症 分泌物 基因剔除小鼠 化学 下调和上调 免疫 脂质代谢 紧密连接 精氨酸脱氨酶
作者
Xiaoxi Li,Min Hou,Jipeng Lyu,Xiangzhen Min,Xiaoxia Han,Xinrun Wang,Zhenzhen Liu,Yufang Leng
出处
期刊:Journal of Translational Medicine [BioMed Central]
卷期号:23 (1): 1215-1215 被引量:6
标识
DOI:10.1186/s12967-025-07225-4
摘要

BACKGROUND: Intestinal ischemia-reperfusion (I/R) injury is a severe pathological condition characterized by disruption of the mucosal barrier, immune dysregulation, and gut microbiota imbalance. However, whether the gut microbiota regulates immune homeostasis and mucosal repair through arginine metabolism remains unclear. METHODS: We employed antibiotic-treated and fecal microbiota transplantation (FMT) mouse models, MNK-3 cells, metabolomics, arginine supplementation, and CASTOR1 knockout mice to evaluate intestinal barrier integrity, inflammatory responses, and signaling pathways following I/R injury. RESULTS: I/R injury induced significant microbial dysbiosis and decreased fecal arginine levels. FMT demonstrated that microbial alterations reshaped arginine metabolism in recipient mice. Arginine supplementation restored tight junction protein expression, downregulated pro-inflammatory cytokines, enhanced interleukin (IL)-22 secretion, and suppressed IL-17 upregulation. Mechanistically, arginine activated mTORC1 signaling via CASTOR1, thereby promoting IL-22 production, whereas CASTOR1 deficiency or mTORC1 inhibition markedly impaired its protective effects. CONCLUSIONS: The gut microbiota functions as an upstream regulator of arginine metabolism during I/R injury. Arginine confers immunoprotection by activating the CASTOR1–mTORC1–ILC3 axis, enhancing cytokine secretion and promoting mucosal repair. These findings reveal a novel microbiota–metabolism–immunity interplay and suggest nutrient-sensing pathways as promising therapeutic targets in intestinal injury.
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