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背景:炎症性肠病（IBD）是一种影响病人生活质量的慢性肠道免疫失调性疾病。近年来,在全球发病率迅速增加。以往的治疗措施往往频繁使用高剂量的药物,如非甾体类抗炎药、抗生素、生物制剂和免疫调节剂,这些药物通常只具有短期疗效和拥有细胞毒性。在过去的几十年里,IBD已经成为了一个重要的健康问题,治疗方法也取得了巨大进步,包括引入新的靶向生物疗法和优化旧疗法。虽然治疗方法有了一些进步,但是IBD仍然没有理想的治疗方法。间充质干细胞（MSC）和MSC来源的外泌体（MSC-Ex）是一种有希望治疗IBD的生物治疗方法。MSC-Ex作为一种无细胞治疗法,能够通过运送蛋白质、信使RNA（m RNA）和微小RNA（mi RNA）来调节受体细胞活性。同时MSC-Ex已经被证明比MSC更有效、安全、方便储存和运输。在IBD微环境中,这些纳米级囊泡不仅可以调节免疫成分,还可以调节肠道微生物,以此影响宿主的细胞因子、宏基因组学和代谢组学水平。胆汁酸及其受体是肠道微生物群与宿主免疫系统之间化学通讯的重要组成部分。胆汁酸池的改变影响肠道稳态并增强IBD的免疫功能障碍,使胆汁酸受体成为IBD的一个有趣的治疗靶点。迄今为止,还没有关于MSC-Ex对肠道宏基因组、代谢组学和胆汁酸受体的调节作用的公开数据。本研究目的在评价人类和动物模型中IBD的宏基因组和代谢组学特征。研究探讨了MSC-Ex对肠道细菌组成和多样性、代谢物及其相关功能和通途径的调节作用。同时还在小鼠模型中观察了MSC-Ex对关键的炎症因子和抗炎细胞因子以及IBD症状的影响。方法:采集包括15名IBD患者和15名健康对照者的30份粪便样本,进行宏基因组学16S r RNA基因测序和超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UHPLC/Q-TOF-MS）代谢组学检测。还获得了10名IBD患者和10名健康对照者的结肠组织,通过q RT-PCR进行法尼醇X受体（FXR）基因表达分析。建立了葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的BABL/C小鼠IBD模型,分为三组;正常对照组、DSS组和MSC-Ex组。MSC-Ex给药后,通过记录小鼠体重、粪便特征、结肠和脾脏大体观、结肠组织苏木精-伊红（H＆E）染色以及通过荧光定量PCR（q RT-PCR）检测细胞因子表达来评价治疗效果。收集小鼠粪便样本用于宏基因组学和代谢组学分析。通过对原始数据进行剪接、过滤和去嵌合,得到有效数据,分析MSC-Ex对肠道细菌、代谢物及相关功能/途径的调节作用,Anosim、Adonis、LEFs E、STAMP、PCA、PCo A、KEGG和COG用于分析结果。MSC-Ex对胆汁酸激活受体FXR、TGR5和CYP7A1的影响也通过q RTPCR在体内和体外进行了研究,并选择FXR,通过蛋白印迹和免疫组织化学（IHC）进一步确认。结果:与健康对照者相比,IBD患者的肠道细菌组成、多样性和代谢物产生严重改变。人类中丰度最高的两个门（拟杆菌门和厚壁菌门）减少,而与疾病相关的门（如变形菌门和放线菌门）增加。包括瘤胃球菌科UCG-002、UCG-005、UCG-010、Dialister和Alistipes在内的“健康细菌”减少了。DSS诱导的结肠炎小鼠在拟杆菌和厚壁菌的特征上表现出类似的改变。其中,致病细菌的丰度增加,包括变形杆菌、ε杆菌、放线菌、Patescibacteria和Tenericutes,但“健康细菌”减少,如罗伊氏乳杆菌、未培养拟杆菌、罗伊氏乳杆菌和加氏乳杆菌。共检测到3146种代谢物,其中135种在IBD和健康对照之间差异表达。类似地,动物模型中,检测出1383种代谢物,其中156种在DSS诱导的结肠炎组和正常对照小鼠之间差异表达。IBD组在免疫系统疾病、传染病、癌症和其他显著被影响的途径（包括初级胆汁酸生物合成、维生素消化和吸收、蛋白质消化和吸收、ABC转运蛋白、基底细胞癌、谷胱甘肽代谢和铁死亡）上的指示功能增加。在小鼠中,MSC-Ex治疗显著地保护了结肠组织微观结构完整性、结肠长度和脾脏大小,维持体重,降低DAI指数,减少促炎细胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）表达并增加抗炎细胞因子IL-10的表达。MSC-Ex增强OTU结构改善肠道微生物组成,缓解结肠炎诱导的α-多样性减少,增加肠道“健康”细菌的丰度,减少疾病相关细菌,减少有害功能,增强其他重要细胞的功能和减少结肠炎导致的小鼠肠道代谢组学改变。我们首次证明,MSC-Ex能以剂量依赖性方式有效调节胆汁酸激活受体FXR、TGR5和CYP7A1,并使用蛋白质印迹和IHC进一步证实了MSC-Ex对FXR的调节作用。结论:在人类IBD和动物结肠炎模型中,肠道宏基因组学和代谢组学都发生了复杂的改变,FXR和TGR5的表达显着降低。MSC-Ex能够通过恢复小鼠肠道细菌结构和多样性、代谢组学特征和重要细胞的功能来缓解IBD。MSC-Ex在结肠炎中的缓解作用可能与其通过剂量依赖性方式有效调节胆汁酸受体FXR、TGR5和CYP7A1的能力有关。因此,我们首次证明了MSC-Ex可以通过调节肠道宏基因组-代谢组-胆汁酸激活的受体轴来减轻小鼠结肠炎。