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公開日：2024年4月8日
マウスの皮膚損傷は、腸内細菌叢と腸管免疫ホメオスタシスを破壊する皮膚-腸軸を駆動する
https://www.nature.com/articles/s41467-024-47072-3


堂越達也、ヤン・チェン、...リチャード・L・ギャロ 著者一覧を見る
ネイチャーコミュニケーションズ15巻、論文番号：3009（2024） この記事を引用する

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指標詳細

概要
腸内の微生物群集の構成は、脳、肺、皮膚などの遠隔臓器の機能に影響を及ぼす可能性がある。これらの微生物は病気を促進することもあれば有益な機能を持つこともあり、腸内微生物が腸疾患と皮膚疾患の併発を説明するという仮説につながる。ここでは、その逆が起こりうること、そして皮膚が腸内細菌叢を直接変化させることを示す。皮膚創傷や真皮ヒアルロン酸の消化による真皮の破壊は、宿主防御遺伝子Reg3とMuc2の大腸での発現を増加させ、皮膚創傷は腸内細菌の組成と行動を変化させる。Reg3とMuc2の発現亢進は、これらの皮膚介入により放出されたヒアルロン酸にさらされることによりin vitroで誘導される。皮膚創傷後の大腸マイクロバイオームの変化は、これらの細菌が腸管上皮に侵入し、デキストラン硫酸ナトリウム（DSS）による大腸炎を増強することから、機能的に重要である。このことは、皮膚に関連したDSSによる大腸炎を経口抗生物質、無菌マウス、および皮膚創傷のあるマウスから創傷のないマウスへの糞便マイクロバイオーム移植で救済できることからもわかる。これらの観察結果は、皮膚の損傷が腸の宿主防御の恒常性を乱し、腸内細菌叢を変化させることを実証し、皮膚-腸軸の直接的な証拠を示している。

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はじめに
皮膚、腸、肺などの異なる上皮組織環境では、微生物の増殖を制御し、上皮表面への侵入を制限するために、バリア器官がそれぞれ異なるメカニズムを展開する必要がある1。これらの上皮表面に疾患や傷が生じると、物理的・免疫的バリアが破壊され、常在微生物との免疫恒常性が変化し、一部の生物が疾患を促進する可能性がある2,3。これは局所的な部位に限定されることもあるが、遠隔臓器への変化と同時に起こることもある。例えば、アトピー性皮膚炎と食物アレルギー4,5,6や、乾癬と炎症性腸疾患（IBD）7,8,9のように、皮膚と腸のいくつかの疾患はしばしば併発する。これらの臨床所見は、腸と皮膚の間に機能的な軸が存在することを示唆している。一般に、消化器系の微生物が皮膚上皮バリアの機能に影響を与えるという仮説がある。同様の臓器間コミュニケーションは、腸、肺、脳の間にも見られる10,11,12,13。しかし、臨床的・実験的観察から、離れた臓器間にもコミュニケーションが存在することが示されているものの、これらの臓器がどのようにコミュニケーションをとっているのかについては、比較的ほとんど理解されていない。

皮膚損傷マウスを用いたこれまでの実験モデルでは、腸が皮膚に影響を与えるという一般的な仮説とは正反対のコミュニケーション経路である、皮膚が腸の機能に影響を与えるという予期せぬ発見が報告されている14。マウスの皮膚創傷は、デキストラン硫酸ナトリウム（DSS）の経口投与やIL10-/-マウスの自然大腸炎の実験モデルにおいて、大腸炎に対する感受性の亢進をもたらすことが示された15。このモデルは、乾癬のような慢性皮膚炎症性疾患のヒト患者で観察される炎症性腸疾患の増加を反映している。表皮におけるヒトヒアルロニダーゼ-1(HYAL1)のトランスジェニック過剰発現をターゲットとした、皮膚におけるヒアルロン酸(HA)の消化を促進する遺伝学的マウスモデルでも、同様ではあるが、より重篤な表現型が観察された15。このようにして増加したヒアルロン酸の循環断片に曝された腸組織は、対照条件下では無症状であったが、炎症が増加し、上皮バリアが破壊され、IBD患者によく見られる "クリーピングファット "を反映した大腸の脂肪組織が増加した16,17。これらの観察から、皮膚から腸への情報伝達の潜在的なメカニズムはわかったが、傷害や炎症後に皮膚からHAが放出されると、なぜ大腸炎のリスクが増加するのかは不明なままであった。

本研究では、組織傷害のこのような側面を模倣するために、皮膚創傷または表皮におけるヒアルロニダーゼ発現後の腸と糞便のマイクロバイオームの詳細な解析を行った。我々のデータは、皮膚が腸内細菌叢の変化を促進し、それが黄砂によるチャレンジ後の腸の炎症を変化させることを示している。腸におけるこれらの変化は、皮膚が大腸における遺伝子発現に影響を与えることを実験的に証明するものであり、皮膚から腸への免疫軸の証拠を提供するものである。

結果
皮膚におけるヒアルロニダーゼ活性は大腸におけるMuc2とReg3の発現を誘導する
皮膚が腸の細胞の遺伝子発現にどのような影響を与えるかをよりよく理解するために、皮膚特異的介入を行ったマウスの大腸全体について、単一細胞RNA配列決定（scSeq）を行った；ケラチン14（K14）プロモーターの条件的制御下でヒアルロニダーゼ-1（HYAL1）を遺伝子導入発現させた（K14/HYAL1）。このモデルは、免疫細胞の遊走や全身性のサイトカイン応答を誘導することなく、皮膚創傷の側面を再現し、デキストラン硫酸ナトリウム(DSS)の経口投与により大腸炎感受性を大きく増加させることが示されている15。このような大腸の疾患感受性の亢進を引き起こすメカニズムは不明であり、ヒトの皮膚炎症とIBDの関連性のモデルとして用いられている。

scSeqデータの解析から、17の異なる細胞クラスターが分離され、上皮細胞やリンパ球クラスターを含むこれらの細胞クラスターのいくつかは、K14/HYAL1マウスで増加していた（図1aおよび補足図1a）。各クラスターで発現が異なる遺伝子に基づき、遺伝子オントロジー（GO）解析を行ったところ、K14/HYAL1マウスではクラスター0-2,4,5から大腸における宿主防御反応が検出された（図1bおよび補足図1b,c）。特に、重要な腸内抗菌・宿主防御遺伝子であるReg3b、Reg3g、Muc2、前方勾配2（Agr2）は、K14/HYAL1マウスの腸上皮細胞で増加していた（図1cおよび補足図1d、e）。この観察を検証し、さらに拡大するために、盲腸から直腸まで組織をローリングした後、大腸の多様な領域の全長解析を可能にするために、大腸全体について腸の空間RNA配列決定を行った（図1d, e）。この解析では、K14/HYAL1マウスとコントロールマウスにも黄砂を摂取させ、腸傷害後の結腸における転写反応を評価した。これらのデータは18のクラスターに分解され（図1fおよび補足図2）、これらのクラスターをマッピングすると、近位結腸、横行結腸、遠位結腸に局在する転写産物が区別された（図1g）。いくつかのクラスターは、K14/HYALマウスの実験群間でコントロールと比較して発現が異なり、クラスター1（上皮）、10（上皮）、16（下垂体）が最も濃縮されていた（図1hおよび補足図3a）。空間シークエンシングデータの解析でも、Muc2がクラスター16で最も高いというscRNASeqの観察結果が確認された（補足図3b）。興味深いことに、DSSによって腸にかなりの炎症反応が誘導されたにもかかわらず、K14/HYAL1マウスはDSS非投与下でMuc2の最高発現レベルを示した（図1i, j）。(図1i, j）。また、空間シークエンシングにより、K14/HYAL1マウスの大腸ではReg3bとReg3gが増加し（図1k, l）、DSS単独で処理したコントロールマウスと比較して、K14/HYAL1ではDSSの有無にかかわらず最高レベルで存在することが示された（補足図3c）。

図1：皮膚は腸の遺伝子発現に影響を与え、Muc2とReg3の発現を増加させる。
図1
a UMAPプロット。b K14/HYAL1マウスとコントロールマウスにおける存在率の違い。c クラスター10におけるReg3発現のViolinプロット。d, e 近位結腸、横行結腸、遠位結腸を色分けした空間シーケンスランドマークスライド。g コントロール、DSS、K14/Hyal1、K14/Hyal1 DSSマウスの結腸におけるクラスターの空間的表現。

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Muc2とReg3g mRNAの発現の増加に伴って起こりうる腸の宿主防御の変化をさらに評価するために、次に杯細胞におけるムチン産生18とReg3のタンパク質発現を評価した。これらの解析では、皮膚に対する大腸の反応を検出するために、K14/HYAL1マウスと無菌性の全層皮膚創傷を持つマウスの両方を評価した。K14/HYAL1マウスと皮膚創傷マウスはともに、コントロールと比較して横行結腸内の陰窩におけるムチン染色の増加を示した（図2aおよび補足図4a, b）。横行結腸におけるReg3タンパク質の発現は、ウェスタンブロットで見られるように増加し（図2b、c）、免疫染色ではさらに、K14/HYAL1マウスまたは皮膚の創傷のいずれかがMuc2とReg3gの発現を増加させた（図2d、e）。注目すべきは、皮膚創傷後の結腸では、局所的な免疫細胞の浸潤に変化は見られなかったことである（補足図5a, b）。さらに、無菌の皮膚傷害では、ムチンとReg3gの増加が見られた（図2fおよび補足図4c）。この結果は、これらの腸内宿主防御遺伝子の変化を誘導する皮膚の能力は、腸内細菌の存在に依存しないことを示唆した。

Fig. 2: 皮膚創傷またはヒアルロン酸への曝露に反応して、腸内でムチンとReg3タンパク質の発現が増加する。
図2
a 横行結腸における過ヨウ素酸シッフ（PAS）染色の代表像。(スケールバー 横行結腸から抽出したReg3gのウェスタンブロッティング。(d 結腸の免疫蛍光染色。(Muc2：緑、Reg3g：赤、DAPI：青。スケールバー：1000ミクロン) e 陰窩構造の高倍率。(f 皮膚創傷の有無による無菌マウスの結腸の免疫蛍光染色。g ヒアルロン酸6.8kDA断片でex-situ処理した結腸におけるReg3gのmRNA発現レベル（n = 各群6個の独立した生物学的複製）。 h ヒアルロン酸6.8kDA断片で培養処理した結腸上皮細胞(HT29)の培地中のReg3A濃度(n = 6.8kDA断片で培養処理した結腸上皮細胞(HT29)の培地中のReg3A濃度)。 i 低分子量（LMW）ヒアルロン酸とヒアルロン酸6.8kDA断片で処理した結腸上皮細胞におけるReg3aのmRNA発現の比較（各群5個の生物学的に独立した細胞）。統計的有意性はStudentの非対立両側t検定(gとh)、通常の一元配置分散分析およびTukeyの多重比較両側検定(cとi)を用いて決定した。エラーバーは平均±SD; * P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001. 各実験は少なくとも3回繰り返した。ソースデータはSource Dataファイルとして提供される。

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ヒアルロン酸断片は結腸上皮細胞でMuc2とReg3の発現を誘導する
真皮ヒアルロニダーゼ活性の証拠が、真皮HAの局所的消失によって病変性乾癬皮膚で観察され（補図6）、このDAMPの放出がヒトの皮膚炎症プロセスで起こることを示唆し、乾癬のような腸疾患と関連する疾患におけるHAの関連性を支持した。K14/HYALマウスはHA断片への暴露が全身的に増加しているので、次にこれらの断片が培養中のMuc2とReg3の発現増加を直接促進するかどうかを検討した。ヒアルロン酸断片をマウス結腸組織の生体外培養とヒト結腸上皮細胞株(HT29)に添加して直接試験した。どちらの系でも、HA断片（6.8 kDa HAまたはLMWHA：低分子量HA）の添加によりReg3の発現が直接誘導されることが示された（Fig.） これらの所見は、皮膚の炎症19,20に反応してDAMPsとして働くヒアルロン酸断片が、腸内の自然宿主防御システムの他の要素を誘発しうるという先行研究と一致していた1,21,22,23。全体として、これらの観察結果は、皮膚の炎症の存在、それに続くヒアルロン酸断片の放出、そして腸における遺伝子発現の変化を結びつけている。

皮膚傷害は腸内細菌叢の組成と挙動を変化させる
皮膚傷害後の大腸におけるMuc2とReg3の発現を観察した我々は、次に皮膚傷害が腸内細菌叢の組成に変化を引き起こすかどうかを検討した。この問題を解決するため、皮膚創傷の有無にかかわらず、同居させた同胞（各群n = 32）に対してショットガンメタゲノムDNA配列決定を行った。比較コホートには、腸内での作用に限定された非吸収性抗生物質であるバンコマイシンを経口投与した。この実験グループは、皮膚創傷後の腸内細菌叢の変化を、この広域抗生物質によって誘発される腸内細菌叢の大きな変化と比較するために用いられた。バンコマイシンが腸内細菌叢に最も大きな変化を引き起こしたが、対照マウスと皮膚創傷後2日のマウスの間では、Shannon α多様性とRobust Aitchison β多様性の両方において有意な差も観察された（図3a、b）。Lachnospiraceae bacterium A4やAkkermansia muciniphilaを含むいくつかの細菌種の相対的存在量は、皮膚創傷のあるマウスで増加していた（図3c, d）。さらに、細菌に関連するGO用語の変化上位20個の対数比を機能解析したところ、皮膚創傷は、腸内細菌叢におけるコリンの異化過程やコビリン酸合成酵素活性に関連する遺伝子の存在増加と関連していることが示された。この過程は、細菌の生存やBacteroides thetaiotaomicronのような日和見病原体の活性に影響を及ぼす過程である（図3e）。病原性生物に関連する遺伝子の増加に加えて、皮膚損傷は、腸の炎症反応の抑制に寄与するプロピオン酸異化プロセスなど、腸にとって有益と考えられる遺伝子の減少ももたらした24。このように、皮膚損傷は腸内細菌叢に悪影響を及ぼす可能性があり、有益な細菌の減少と病原性細菌の増加が見られた。

図3：皮膚損傷は腸内細菌叢の構成を変化させる。
図3
a シャノン指数によるアルファ多様性解析とMann Whitney U検定による群間の有意性検定。箱ひげ図はマウスの種類を表し、中央の線は中央値、箱の境界は25パーセンタイルと75パーセンタイルを表し、ひげはそれぞれ25パーセンタイルと75パーセンタイルから四分位範囲間の1.5倍の最小値と最大値まで伸びている。コントロール32種、バンコマイシン28種、創傷32種。 b robust Aitchison PCAによるベータ多様性解析とPERMANOVAによるグループ間の有意性検定。

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次に、K14/HYAL1マウスと皮膚創傷マウスの腸内細菌の生存率と潜在的機能を評価した。皮膚に傷があるマウスやK14/HYAL1マウスの便サンプルは、同腹仔マウスと比較して、総生菌数が減少し、FACS解析で評価したように細胞形態が変化していた（図4a, b）。細菌の絶対量の減少は、16 S rDNAのqPCR分析でも示された（図4c）。A. muciniphila、L. gasseri、B. thetaiotaomicronに特異的なプライマーでも、皮膚に傷を負ったマウスの便中のこれらの種の絶対量の減少が示された（補足図7a-c）。このような大腸におけるいくつかの細菌の生存率の低下は、Muc2とReg3の増加が観察されたことと一致していた。

図4：皮膚傷害または真皮ヒアルロニダーゼ発現は腸における細菌の生存と上皮への浸透を変化させる。
図4
a フローサイトメーターで測定した糞便中の生菌の割合（コントロール、皮膚創傷：n = 11、K14/HYAL1：n = 6、バンコマイシン：n = 5の独立した生物学的複製／グループ） b フローサイトメーターで測定した細菌の形態 c qPCRで測定した糞便1mgあたりの16 S rDNAの相対量（コントロール、皮膚創傷：n = 9、K14/HYAL1：n = 6の独立した生物学的複製／グループ） d-e. (d)における横行結腸内の細菌のグラム染色。低倍率（スケールバー：50ミクロン）、e 対照、皮膚創傷、K14/HYAL1の陰窩または筋層におけるグラム染色の強度。(f 結腸における細菌16 S rDNAのin situハイブリダイゼーションアッセイ。(スケールバー：50ミクロン、矢印）。 g DAPIで正規化した16 Sシグナルの強度。(h 経口投与後に血漿中に流入したFITC標識デキストラン硫酸の濃度（SPF：n＝6、GF：n＝4、各群独立生物学的反復）。統計的有意性は、通常の一元配置分散分析およびTukeyの多重比較両側検定を用いて決定した。エラーバーは平均±SD; * P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001. 各実験は少なくとも3回繰り返した。

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次に、横行結腸の組織関連細菌の評価を行い、皮膚損傷後の結腸で生存する細菌が管腔界面で異なる分布を示すかどうかを調べた。この解析から、K14/HYAL1マウスまたは皮膚創傷マウスの腸陰窩内および粘膜下筋層でグラム陰性菌が大きく増加していることが示された（図4d, eおよび補足図8a, b）。この組織内の細菌の増加は、16 S rRNAのin-situハイブリダイゼーションによって確認された（図4f, gおよび補足図8c）。組織内の細菌の増加は、FITC-デキストランの浸透によって検出されなかったことから、結腸の上皮透過性の増加によるものではなかった（図4h）。これらの所見から、皮膚損傷後、ムチンとReg3の増加の可能性により、総細菌数は減少したが、生き残った細菌は粘液層を透過し、大腸上皮に侵入する能力が増加していることが示唆された。

皮膚損傷後の腸内細菌叢の変化が黄砂感受性を高める
先行研究で、皮膚創傷（およびK14/HYAL1マウス）は黄砂に対する大腸炎感受性を増加させることが示されていたので、次に、腸内細菌叢の変化がこの現象を説明する可能性があるかどうかを調べようとした。腸内細菌が黄砂に対する感受性に関与しているかどうかを調べるため、K14/HYAL1マウスと皮膚創傷後のマウスにバンコマイシンを経口投与した。あるいは、無菌マウスも皮膚創傷後に試験した（補足図9a、b）。黄砂に曝露したK14/HYAL1マウスは、対照と比較して結腸でのTNF発現の増加を示し、この増加はバンコマイシンによる治療によって消失した（図5a）。同様に、DSSに曝露した皮膚創傷マウスにおいても、バンコマイシンは腸でのTNF発現の増加を消失させた（図5b）。細胞死を誘導するTNFの作用と一致して、DSSと皮膚創傷またはK14/HYAL1に暴露したマウスでは、コントロールマウスと比較して、アポトーシス細胞の増加がTUNEL染色によって観察された（補足図10a、b）。TNFの阻害は、好中球とマクロファージのFACSで評価したように、DSS後の炎症の増加を抑制した（補足図10c-e）。しかし、これらの観察結果は、皮膚特異的介入による大腸炎の増悪を可能にするTNFの重要な役割を裏付けているが、この炎症反応は腸内細菌の存在に依存していた。皮膚創傷は無菌マウスの大腸でTNFを増加させず（図5c）、死亡率、体重減少、組織組織学、好中球およびマクロファージの浸潤は、バンコマイシン処理後に回復した（図5d-hおよび補足図9c-h）。これらのデータから、腸内細菌が黄砂後の重症度上昇に重要であることが示された。

図5：黄砂による大腸炎を促進する皮膚の能力は腸内細菌に依存している。
図5
a 経口バンコマイシン（50mg/kg）による前処置の有無にかかわらず、コントロールまたはK14/HYAL1マウスに黄砂を負荷した後のマウスの結腸におけるTNF mRNA発現（無処置：n＝5、黄砂負荷：コントロールn＝8、K14/HYAL1 n＝13） b 経口バンコマイシン（n＝8）による前処置の有無にかかわらず、皮膚に黄砂を負荷した後のマウスの結腸におけるTNF mRNA発現。c 皮膚創傷後のDSSチャレンジ後の無菌マウスの結腸におけるTNF mRNA発現（n = 6） d 0日目の体重を基準化した体重変化率 e DSS処置開始後14日目の結腸長（n = 8の独立した生物学的複製／群）。h DSS投与後の経時的なK14/HYAL1マウス対照群の生存率（n = 8、スケールバー：50 µm）。 i BioRender.comで作成したFMT実験の模式図。j 皮膚創傷の有無およびDSSによるチャレンジの有無にかかわらず、FMT後のマウスの大腸におけるIL6 mRNA発現（n = 8） k FMT後およびDSS投与開始5日後のマウスの大腸長（n = 8） l, m FMT後およびDSS投与開始5日後のマウスの遠位大腸の組織学的画像と疾患活動性指数（n = 8. スケールバー：50 µm）。統計学的有意性は、Studentの非対立両側t検定（k）、通常の一元配置分散分析およびTukeyの多重比較両側検定（a-c、e、g、j、k、m）、通常の二元配置分散分析およびSidakの多重比較両側検定（d）を用いて決定した。エラーバーは平均±SD; * P < 0.05, ** P < 0.01, *** P < 0.001. 各実験は少なくとも3回繰り返した。ソースデータはSource Dataファイルとして提供される。

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最後に、皮膚に傷があるマウスの糞便マイクロバイオームがDSSに対する腸の感受性を亢進させる可能性を示すために、皮膚に傷があるマウスまたは傷がないマウスの糞便マイクロバイオーム移植（FMT）を行った（図5i）。皮膚創傷のあるマウスからFMTを受けた無菌マウスにDSSを投与したところ、皮膚創傷のない同腹マウスからFMTを受けた無菌マウスと比較して、高い腸炎が認められた。創傷マウスからFMTを受けたマウスは、対照マウスからFMTを受けたマウスと比較して、IL6の発現上昇（図5j）、結腸長の短縮（図5k）、組織学的損傷の増加（図5l）、および結腸内の炎症細胞の増加（図5m）を認めた。皮膚に傷があるマウスからFMTを受けた無菌マウスは、傷がない対照マウスからFMTを受けたマウスと比較して、Muc2とReg3gの増加も示した（補足図11a-c）。

考察
我々の結果は、皮膚への局所的な傷が腸の抗菌性防御を変化させ、腸内細菌叢を変化させることを示している。この腸内細菌の変化はDSS大腸炎への感受性を高める。HA消化モデルは、創傷や乾癬25のような他の皮膚炎症で起こる真皮からのHA断片の局所放出を再現し、皮膚炎症でも起こる交絡効果をコントロールするために使われた。これらの知見は、ヒトにおける皮膚疾患と腸疾患との関連について、予想外の説明を与えるものである8,26,27。先行研究では、炎症性皮膚疾患患者の腸内細菌叢に異常が認められたが、これまでは腸内微生物が皮膚に影響を与えていると考えられていた28,29,30。我々の観察結果は、別の説明を示唆している。皮膚の炎症が腸内細菌叢の組成と機能を変化させるのである。腸内細菌叢が他の臓器系の機能変化と関連しているというエビデンスが広がっていることを考えると12,13,31、今回の結果は、皮膚も肺や脳など他の臓器系に影響を与える可能性があることを示唆している。したがって、われわれは、上皮バリア組織の相互連結性を実証し、宿主と微生物の相互作用やある組織のマイクロバイオームが、遠位の上皮組織からどのような影響を受けるかを説明することができる。

臓器系間のコミュニケーションは複雑なネットワークであり、いくつかの因子が関与していると思われる。我々のデータは、皮膚損傷後の真皮からのHA断片の放出がこのプロセスに関係していることを示している。K14/HYAL1マウスの長所は、皮膚傷害に関連した潜在的な交絡変数に対処していることである。なぜなら、これらのマウスでは、皮膚に特異的な傷害の解釈を混乱させるような、局所的な皮膚炎症の増加、皮膚の発育異常、皮膚から腸への白血球の移動が見られないからである。したがってこのモデルは、皮膚に特異的な介入が腸で観察される変化を促進していることを検証するのに役立った15。以前、皮膚に傷を負ったマウスやK14/HYAL1マウスが黄砂に暴露されると、腸の表現型が大きく変化することが知られていたが、皮膚の変化がどのようにして腸の疾病を増加させるのかは不明であった。今回の発見は、皮膚からのHA放出により起こる腸内細菌叢の変化が、黄砂後の大腸炎の増加の原因であることを示すことで、これらの過程を結びつけるものである。

HA断片は皮膚、腸、肺などの組織で局所防御応答を活性化する重要なDAMPであり、これらの応答はレセプターCD44やTLR432,33,34を含むいくつかのメカニズムによって引き起こされる。K14/HYAL1マウスは、皮膚創傷後に観察される腸の反応の多くを再現したことから、HAの消化が皮膚創傷、そして乾癬を含む他の皮膚炎症の可能性がある、大腸とコミュニケーションする1つのメカニズムであることが示唆される。我々は乾癬が真皮におけるHAの消化亢進と関連していることを示し、in vitroで行われた実験から得られたデータは、HA断片がマウス結腸および培養ヒト結腸上皮細胞におけるReg3産生を促進することを直接的に証明した。この観察は、HA断片がTLR419を通して結腸でのReg3産生を促進するという以前の知見とも一致する。加えて、HA断片は粘膜下線維芽細胞の脂肪形成能力をも増強することが以前に示された15。HAに対する線維芽細胞の反応と、それに続く大腸における脂肪形成の促進が、腸内不健全症を促進するシステムの一部であるかどうかは、まだ研究されていない。

興味深いことに、中腸から発生学的に生じる近位結腸と横行結腸の空間配列決定から得られたデータは、腸の他の部位と比較して、異なる転写プロファイルとHA断片に対するより大きな応答を示した。Reg3とMuc2の発現変化は、宿主防御遺伝子の発現誘導により腸内細菌が変化したか、あるいは微生物の変化が宿主防御遺伝子の発現変化を引き起こしたことを示している。しかし、皮膚創傷は無菌マウスでもReg3とMuc2の発現を誘導することができたので、後者だけが要因であるとは考えられない。さらに、皮膚創傷後の常在免疫細胞の変化は今回の研究でも、K14/HYAL1マウスの皮膚から腸への細胞輸送の先行評価でも検出されなかったが15、他のDAMPsや免疫学的に活性な分子も皮膚から腸への伝達に関与している可能性がある。例えば、転写解析では、ISG15ユビキチン様修飾因子（Isg15）、LY6/PLAURドメイン含有8（Lypd8）、インテグリンβ6（Itgb6）の変化が検出された。さらに、無菌マウスの皮膚創傷は大腸でのMuc2とReg3gの発現を誘導し、皮膚創傷のあるマウスのFMTは皮膚創傷のない無菌マウスでもMuc2とReg3gを誘導することから、皮膚と腸内微生物の両方からのシグナルが腸の宿主防御を変化させていると考えられる。

ムチンとReg3gはともに、マイクロバイオームと宿主上皮の空間的分離の強制に関与している23,35。したがって、皮膚創傷に反応して腸管上皮への細菌侵入が増加することは予想外であった。しかし、AMPの過剰産生は、他の微生物の行動を制御する細菌種の喪失につながり、最終的には腸内の恒常性の崩壊に寄与する可能性がある。同様に、Muc2の増加は直接的に粘液保護の増加につながらない可能性があり、他の粘液成分の組成に依存する。我々が観察した粘液層を通過する微生物の侵入は、コリン異化過程とコビリン酸合成酵素活性過程に関連する遺伝子の発現が高くなったためと考えられ、これらはBacteroides thetaiotaomicronのような日和見病原体の活性と関連している。さらに、これらの病原性の強い微生物は、皮膚によって腸の抗菌性防御が変化した結果、大腸で選択された可能性があり、生き残った細菌が病気の増加につながったのかもしれない。このことは、皮膚創傷後の糞便中の総細菌量はそれほど多くなかったが、皮膚創傷後に腸内で生き残った菌株は、バリア防御に抵抗して上皮を貫通する能力の増強に関連する遺伝子を持っていたという観察結果からも支持される。この過程におけるMuc2とReg3gの相対的役割、および腸管上皮に侵入する細菌の特異的特徴については、さらなる研究が必要である。

マイクロバイオームの組成の変化は、いくつかの臓器における様々な疾患状態と関連している11,31,36,37。皮膚創傷マウスから無菌マウスへのFMTは、レシピエントの黄砂感受性を増加させたことから、皮膚創傷後の黄砂感受性の増加は、この腸内マイクロバイオームの変化によるものであると考えられる。メタゲノム解析の結果、皮膚創傷により、Akkermansia muciniphilaやLactobacillus gasseriなど、しばしば有益であると考えられている種の相対的存在量が増加した38が、糞便細菌の量と生存率は創傷後に低下した。さらにGOターム解析では、プロピオン酸代謝プロセスなど、健康上の有益性に関連する遺伝子の存在量が減少していた。我々は、陰窩および深部組織内の細菌の増加が観察されたことは、より侵入性の高い生物への移行を反映しており、黄砂チャレンジ後のその後の疾病増加の一因であると推測している。

全体として、我々の結果は、最も直接環境にさらされるバリア組織である皮膚36,39,40が、腸内細菌の異常繁殖を引き起こし、疾患感受性に影響を及ぼす可能性があることを示している。このような観察結果は、IBDを治療する際に、皮膚をケアし、マイクロバイオームと他の上皮組織の健康を考慮した治療介入を行うためのより良い取り組みを支持するものである。

研究方法
研究の承認 すべての動物実験は、カリフォルニア大学サンディエゴ校のInstitutional Animal Care Committee（IACUC）S09074の承認を得た。

動物と動物看護
すべての動物実験において、動物は正式な事前無作為化なしに無作為に選択され、定量的測定はバイアスの機会なしに行われた。

ヒトヒアルロニダーゼ-1を条件付きで過剰発現するトランスジェニックマウス（C57BL/6バックグラウンド）は、ヒアルロニダーゼ-1(Hyal1)25の上流に構成的プロモーターとloxP-floxed GFPレポーターを組み合わせることにより、我々の研究室で以前に記述したように作製した。野生型マウス、無菌マウスおよびK14-creトランスジェニックマウスはC57BL/6バックグラウンドで、元々The Jackson Laboratoryから入手した。K14-creトランスジェニックマウスをHyal1マウスと交配してK14-cre Hyal1マウスを作製した。K14-cre Hyal1マウスとの比較に用いたコントロールマウスは、Cre陰性でHyal1のヘテロ接合の同腹子であった。無菌マウスは6-8週齢までフレキシブルフィルムアイソレーターで飼育し、UCSDのSPF施設に移した。8-12週齢の雄と雌のマウスが利用され、雌雄のバランスのとれた代表を確実にするために、サンプルは同数の雄と雌のマウスで構成された。これらの施設は12/12暗/明サイクル、65-75°F、湿度40-60%を維持している。すべてのマウスはCO2で安楽死させる。

DSS大腸炎モデルマウス
野生型（WT）マウス（C57BL/6マウス）またはK14-cre Hyal1マウス（K14/HYAL1）に、飲料水に2.5％のDSS（デキストラン硫酸ナトリウム塩、大腸炎グレード（36,000 - 50,000）、MP biomedicals）を7日間与え、毎日体重を測定した。DSS投与後14日目にマウスを犠牲にした（無処置：n＝5、DSS処置：コントロールn＝8、K14/HYAL1 n＝13）。元の体重の20％以上を失ったマウスは安楽死させた。皮膚創傷マウスまたはSPFの対照野生型マウス（n = 3）、もしくは無菌条件下（n = 6）、または糞便マイクロバイオーム移植マウス（n = 8）には、飲料水に2.5%のDSSを5日間与え、犠牲にした。組織学的重症度は、以下の基準に基づく疾患活動性指数で評価した。

(陰窩の構造（正常、0 - 陰窩全体の消失を伴う重度の陰窩の歪み、3）、

炎症細胞浸潤の程度（正常、0-炎症性浸潤が密集、3）、

筋肥厚（陰窩の基部が粘膜筋層上にある、0 - 著明な筋肥厚あり、3）、

杯細胞減少（なし、0-あり、1）、陰窩膿瘍（なし、0-あり、1）41。抗TNF処置として、50μgの抗マウスTNF(Clone:XT3.11, Bio X Cell, NH, USA)を、DSSを投与する2日前から1日おきに腹腔内に注射した(n = 5)。

マウス皮膚創傷モデル
皮膚創傷実験は、記述42と同様に行った。簡単に説明すると、雌雄を一致させ、年齢を一致させた（8～12週）成体野生型マウスの背部に、イソフルラン麻酔下で1.5cmの全厚切開創を与えた。傷は縫合せず、開いたままとした。48時間後、マウスは飲料水に2.5％の黄砂を5日間投与された。無菌施設内でのマウスの取り扱いには外科的無菌技術を用いた。

マウス結腸ex vivoモデル
C57BL/6マウスから結腸を全摘出し、まず10%(v/v)FBSと1%抗生物質溶液（Antibiotic-Antimycotic(100X)）を添加した滅菌DMEM培地5mlで洗浄した。処理中、摘出し洗浄した結腸は、DMEM培養液または5ug/ml HA添加DMEMで満たした後、両端を滅菌縫合糸で縛った(n = 6)。大腸はHAに対する反応を評価する前に、5% CO2、37℃の加湿インキュベーターで15 mインキュベートした。HA 6.8 kDa断片は生化学工業株式会社（東京、日本）から入手した。

細胞培養
HT-29ヒトCRC細胞はAmerican Type Culture Collectionから購入した。HT-29細胞は、それぞれ10%(v/v)FBSと1%抗生物質溶液（Antibiotic-Antimycotic(100x)）を添加したDMEM培地を用いてT75フラスコで培養した。細胞は5% CO2、37℃の加湿インキュベーターで維持した。6.8kDaのHAフォームは生化学工業株式会社（東京、日本）から提供された。低分子量HA（LMWHA）はStreptococcus equi（#906327、Sigma Aldrich）のHAをヒアルロニダーゼ（#H5306、Sigma Aldrich）と37℃で24時間、65℃で20分間インキュベートすることにより消化した。

腸管透過性アッセイ
血漿中のFITC蛍光を蛍光分析する3時間前に、前述のようにマウスにFITC-デキストラン（4 kDa, Sigma Aldrich）を経口投与した43。(n：WT＝6、皮膚創傷＝6、K14/HYAL1＝6、GFコントロール＝4、GF皮膚創傷＝4、DSS Day7＝6）

細菌培養とカウント
糞便サンプルは、10％グリセロールを加えた滅菌PBS中で振盪・溶解した。(糞便1gを2mlに溶解）。細菌は、LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit（Thermo Fisher社製）で染色し、BD FACSCanto RUO装置を用いて、メーカーのプロトコールに従ってフローサイトメーターでカウントし、FlowJo V10ソフトウェアで解析した。(n：コントロール＝11、皮膚創傷＝11、K14/HYAL1＝6、バンコマイシン＝5）。

糞便マイクロバイオーム移植（FMT）
コントロールマウスまたは皮膚創傷マウスから糞便を採取し、10％グリセロールを加えた滅菌PBSに保存する。(1gの糞便を2mlの溶液に溶解）FMTの調製は、サンプルを混合し、遠心分離（500×g、5分間）で粒子を除去し、アリコートを-80℃で保存する。アリコートを5倍に希釈し、200 ul/マウスをDSSチャレンジ終了まで6日間経口投与する。ガベージは実験中毎日行った。(n = 8).

ヒト皮膚サンプル採取
健康なドナー（18～50歳）の背部から採取した新鮮な成人ヒト皮膚生検を、カリフォルニア大学サンディエゴ校（UCSD）の皮膚科クリニックおよびUCSDの施設審査委員会（IRB；参照番号140144）により承認・規制された皮膚科クリニックから採取した。生検は直ちにTissue-Tek至適切断温度（OCT）コンパウンドに包埋し、切片化と染色を行った。皮膚生検の前に、すべての参加者からインフォームド・コンセントを得た。採取後、これらのサンプルは免疫蛍光分析のために直接OCT包埋された。

組織学および免疫組織化学（IHC）
組織生検は、OCTコンパウンドに直接包埋するか、カルノイ液で固定した。パラフィン包埋組織はヘマトキシリン／エオシン（H&E）染色に用い、凍結切片は免疫蛍光染色用に4％PFAで20分間固定した。グラム染色には、組織をCarnoy's液で固定し、OCTコンパウンドに包埋し、4umで切片を作成し、グラム染色液（Remel, Lenexa, KS）で染色した。Periodic acid-Schiff(PAS)染色では、組織をCarnoy's fluidで固定し、パラフィンに包埋し、PASで染色する。TUNEL染色には、TUNEL Andy Fluo 594 Apoptosis Detection Kit（#A051、abpbio）を用いる。IHCについては、固定・透過処理した凍結組織切片をImage-iT FX試薬（Invitrogen）でブロックした後、HABP（#385911、EMD Millipore）、Muc2（#PIMA512345、Fisher）またはReg3g（#PA5-50450、Thermo Fisher）を1:100希釈でインキュベートし、適切な488または568結合の二次抗体を加えた。核はDAPIでカウンター染色した。画像はすべて、Olympus BX41顕微鏡（広視野）またはZeiss LSM510共焦点顕微鏡で撮影した。

in situハイブリダイゼーション
新鮮な凍結結腸組織切片を入手し、カルノイ液で一晩固定した。切片は、RNAscope Fluorescent Multiplex Assay（Advanced Cell Diagnostics Bio）を用い、あらかじめ設計されたプローブ（Cat # 422521）を用いて、製造業者のプロトコールに従って16 S染色した。

IHC定量
大腸組織切片のPAS染色、グラム染色、および16 Sシグナルの画像は、Fiji（ImageJ）の色閾値ツールを用いて定量化した。各条件は以下の通りである（PAS染色の場合： 色相閾値： 188-216、彩度閾値： 120-255、明度閾値： 0-122. グラム染色の場合 色相閾値： 10-41、彩度閾値： 120-255、明るさのしきい値： 143-255).

ELISA法
細胞培養上清を分離し、600×g、5分間の遠心分離により細胞残渣を除去した。上清は分析に使用するまで-80℃で凍結保存した。Reg3A ELISAは、サンドイッチELISAキット（Cat# DY5940-05, R&D Systems）を用いて、製造業者の指示に従って行った。ELISA結果は、Spectramax Absorbance reader（Molecular Biosystems）で定量した。

ウェスタンブロッティング
マウス結腸組織をRIPA緩衝液（Thermo Fisher）でホモジナイズした。遠心分離後、細胞溶解物をSDSゲル電気泳動に供し、ポリフッ化ビニリデン膜（IPVH 00010, Millipore）に転写した。この膜を、指示した抗体を用いたイムノブ ロット法で分析した。

単一細胞RNA配列決定のための組織処理
各群3匹のマウスの組織サンプルをカミソリの刃で1cmの断片にミンチし、既述のように酵素消化バッファーのコラゲナーゼとDNase Iに懸濁し44、37℃で30分間頻繁に撹拌しながらインキュベートし、5mlのピペットで短時間トリチュレートした。その後、単細胞懸濁液の細胞を100ミクロンメッシュのフィルターに通し、遠心分離し、線維芽細胞系の細胞についてFACSソーティングを行うために、生死染色で染色した。合計20,000個のソートされた細胞が10X Genomics Chromiumシステムにロードされた。ライブラリー構築プロトコール： 単細胞懸濁液を10X Genomics Chromium Controller装置にロードし、単細胞GEMを作製した。GEM-RTとライブラリー構築は、10X Genomics Protocolに従って行った。ライブラリーの断片サイズ分布はAgilent Bioanalyzer High Sensitivityチップを用いて決定し、ライブラリーDNA濃度はQubit 2.0 Fluorometer (Invitrogen)を用いて決定した。ライブラリーはIllumina NovaSeqを用いてシーケンスした。

空間トランスクリプトミクス
WTおよびK14/HYAL1マウスの無処置およびDSS処置マウスの大腸組織を脂肪組織から洗浄し、縦に切断した。冷たいリン酸緩衝生理食塩水（PBS）で洗浄することにより、管腔内容物を除去した。最も近位部（すなわち盲腸）から出発し、管腔側を上に向けて、結腸をロール状に巻き、近位結腸を中心に、遠位結腸を外側にした。このロールを組織学用プラスチックカセットに入れ、液体窒素で冷却したイソペンタン浴中で1分間スナップ凍結した。次に凍結組織をドライアイス上でOptimal Cutting Temperature compound（OCT、Sakura Tissue-TEK）に包埋し、-80℃で保存した。OCTブロックをあらかじめ冷却したクライオスタットで10ミクロンの厚さで切断し、切片をVisium 10x genomicsスライドの6.5 mm2のオリゴバーコードキャプチャーエリアに合うように移した。完全なプロトコールを実施する前に、Visium Spatial Tissue Optimization (10x Genomics)をメーカーの説明書に従って実施し、Metafer Slide Scanning Platform (Metasystems)を用いて蛍光フットプリントを画像化した。9分間が最適な透過時間として選択された。大腸組織を含む実験スライドを固定し、ヘマトキシリン・エオジン（H&E）で染色し、Keyence BZX-700 Fluorescent Microscopy（Keyence社製）を用いて2倍の倍率で画像化した。その後、製造元の指示に従ってシーケンスライブラリーを処理した（10x Genomics, Visium Spatial Transcriptomic）。

データ解析
マウスのコロンについては、10X Genomics Cell Ranger バージョン 7.0.1 および Space Ranger バージョン 2.0.1 ソフトウェアパイプラインをデフォルトパラメーターで使用し、サンプルのデマルチプレックス、バーコード処理、mm10 参照ゲノムへのアライメント、およびシングルセル遺伝子カウントを行った。さらに、Seurat R toolkit version 4.0.645,46を用いて、データのフィルタリング、処理、解析を行った。初期データのフィルタリングでは、200以上のフィーチャーと3000未満のフィーチャー、および15％未満のミトコンドリア遺伝子を持つ細胞を選択した。シングルセルシーケンスの場合、データはIntegrateData()によって結合された。データはSCTransform()関数を用いて正規化し、パラメータはnormalizationとした。「Method" = 'SCT'。データを統合する前に、PrepSCTIntegration()、Find IntegrationAnchors()を実行した。データはScaleData()でスケーリングした。RunPCA()関数を用いて、これらの変数遺伝子から主成分を計算した。非線形次元削減と可視化はUMAP47でRunUMAP()関数を用いて行った。クラスターは、FindNeighbors()関数を用いて有意なPCを用いて同定し、次にFindClusters()関数を用いてパラメータresolution = 0.5で同定した。クラスターおよびサンプル間のマーカー遺伝子は、FindAllMarkers()関数を用い、パラメータmin.pct = 0.25、thresh.use = 0.25で決定した。遺伝子オントロジー解析は、Rパッケージ'clusterProfiler'を用い、デフォルトパラメータ48でマーカー遺伝子に対して行った。SeuratオブジェクトをSingleCellExperimentオブジェクトに変換した。マーカー遺伝子は、パラメータtest.use = "LR", latent.vars = "Exp", min.pct = 0.25, logfc.threshold = 0.4054651（1.5倍変化に対応）のFindAllMarkers()関数を用いて同定した。

Spatial sequencingでは、merge()でデータを結合した。これらの可変遺伝子からRunPCA()関数を用いて主成分を計算した。非線形次元削減と可視化はUMAP47でRunUMAP()関数を用いて行った。データは、パラメータnormalization.method = 'SCT'でSCTransform()関数を用いて正規化した。クラスターは、FindNeighbors()関数を用いて有意なPCを用いて同定し、次にFindClusters()関数を用いてパラメータresolution = 0.5で同定した。クラスターおよびサンプル間のマーカー遺伝子は、FindAllMarkers()関数を用い、パラメータmin.pct = 0.25、thresh.use = 0.25で決定した。遺伝子オントロジー解析は、Rパッケージ'clusterProfiler'を用い、デフォルトパラメータ48でマーカー遺伝子に対して行った。SeuratオブジェクトをSingleCellExperimentオブジェクトに変換した。マーカー遺伝子は、FindAllMarkers()関数を用いて、test.use = "LR", latent.vars = "Exp", min.pct = 0.25, logfc.threshold = 0.4054651（1.5倍変化に対応）のパラメータで同定した。

フローサイトメトリー解析
コントロールマウスまたはDSS投与マウスから採取した大腸を小片に切断し、2.5 mg/mL Collagenase Dおよび30 ng/mL DNAse1で37℃、40分間消化した後、70 µmフィルターで濾過し、FACS分析用の単一細胞懸濁液を作製した。その後、細胞をFixable Viability Dye eFluor 506（eBioscience、65-0866-14）で染色し、抗マウスCD16/32（eBioscience、14016185）でブロックした後、前駆脂肪細胞または免疫細胞用の抗体カクテルで染色した。免疫細胞用抗体カクテルには、FITC-CD45（BioLegend、103107）、PECy7-CD11b（BioLegend、101216）、FITC-Ly6G（eBioscience、11593182）、PE-F4/80（eBioscience、 12480182）、APC-CD11C（BioLegend、117310）、AF700-MHCII（eBioscience、56532182）、APC-eFluro-CD4（eBioscience、47-0042-80）PE-CD19（BioLegend、115507）。すべての抗体は最終希釈1～100で使用した。免疫細胞マーカーの表面発現に関するFACS解析は、BD FACSCanto RUO装置で行い、FlowJo V10ソフトウェアで解析した。

逆転写-定量的PCR（RT-qPCR）解析
mRNA量の測定にはRTqPCRを用いた。全細胞RNAはPureLink RNA Mini Kit（Life Technologies Corporation）を用いて抽出した。Verso cDNA Synthesis Kit（Thermo Fisher Scientific Inc）を用いて、100 ngのmRNAをcDNAに逆転写した。定量的リアルタイムPCRは、あらかじめ開発したTaqman遺伝子発現アッセイ（Applied Biosystems）またはSYBR Green Mix（Bimake, Houston, TX）を用いて、CFX96リアルタイムシステム（Biorad）で行った。ハウスキーピング遺伝子Tbp（TATA-binding box protein）は、サンプル中の遺伝子発現を正規化するために使用した。具体的なプライマー配列を補足表1に示す。

マイクロバイオーム解析
同居C57/Bl6マウスの糞便サンプルを、対照の無傷マウス、皮膚創傷マウス、およびバンコマイシン処置マウスから採取した（n = 32、各ケージに対照マウス2匹および皮膚創傷マウス3匹、またはバンコマイシン処置マウス3匹を同居させた）。ショットガンメタゲノム配列決定用の細菌DNAは、QIAamp DNA Stool Mini Kit（QIAGEN）を用いて抽出した。qPCR用の細菌DNAは、HostZERO Microbial DNA Kit（Zymo Research Corporation）を用いて抽出した。ライブラリーの構築は既述の方法で行った49。UC San Diego IGM Genomics Centerで、Illumina NovaSeq 6000を用いてショットガンメタゲノムシーケンスを行った。

Qiita51を介してWoltka50パイプラインを用いてメタゲノミクスデータを処理した。このパイプラインには、qp-fastp-minimap2によるアダプターおよびホストのフィルタリング、Bowtie253を用いたWeb of Life52（WoL）データベースとの配列アライメント、Woltkaによる分類学的および機能的分類が含まれる。観察されたオペレーショナルゲノムユニット(OGUs)の解析には、per-genome BIOM table54.を使用した。このテーブルは、デフォルトの最小カバレッジ閾値10%で、ゲノムカバレッジに基づいてZebra filter53.を使用してフィルタリングされた。

コミュニティ（アルファおよびベータ）解析はPythonで行った。アルファ多様性解析では、分類学的特徴テーブルを最低シーケンス深度まで希釈し、Pythonのscikit-bioパッケージでシャノン指数を用いてアルファ多様性を計算した。アルファ多様性の差の統計的有意性を判断するために、SciPy55.を用いてマン・ホイットニーのU検定を行った。β多様性については、WoL系統樹を用いた未精製の表について、組成を意識し、系統学的に情報を得たロバスト主成分分析（Phylo-RPCA）56. 統計的有意性を算出するために、scikit-bioを用いてPERMANOVA計算を行った。

次に、Songbird57を用い、未精製のテーブルに対して存在量の差分分析を行った。1000エポック、差分事前分布を1.0とし、マウスのタイプ（コントロール対創傷）に関連する分類群の対数倍変化を求めた。ゼロを考慮するために仮数1を加えた。OGU対数比の統計検定はSciPyのMann-Whitney U検定を用いて行った。

機能解析を行うために、Woltkaの遺伝子ごとのBIOMテーブルを使用した。まず、Woltka の collapse 機能を使用して、特徴を GO タームにグループ化した。上記と同じパラメータを使用して、GO テーブルに対して Songbird を実行した。傷の状態に関連する上位20位と下位20位のGOタームを用いて、サンプルごとの対数比を計算した。

表の処理はPythonのPandasとNumPyを用いて行った。すべてのプロットはMatplotlibとSeabornを用いて作成した。

統計
実験は少なくとも3回繰り返し、同様の結果を得た。統計的有意性は、Studentの両側検定なしt検定、通常の一元配置分散分析およびTukeyの両側多重比較検定、または通常の二元配置分散分析およびSidakの両側多重比較検定を用いて、凡例に示したように決定した（*P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001）。マイクロバイオーム解析については、Mann-Whitney U検定およびPERMANOVAを含むノンパラメトリック検定を用いて統計的有意性を決定した。

報告概要
研究デザインの詳細については、本論文にリンクされているNature Portfolio Reporting Summaryを参照されたい。

データの利用可能性
本研究で得られたシングルセルシーケンスデータはGEOデータベースにアクセッションコード(GSE227836)で寄託されている。空間シーケンスデータはGEOにアクセッションコード(GSM7109548)で寄託されている。本研究で作成されたマイクロバイオームデータはBioProject ID： PRJNA1003965。その他すべてのデータは、論文およびその補足ファイルに掲載されているほか、要請に応じて対応する著者から入手可能である。ソースデータは本論文に掲載されている。

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謝辞
米国国立衛生研究所R01DK128787（R.L.G.、N.S.、R.K.）、およびR37AI052453およびR01AR076082（R.L.G.）から研究資金を得た。 シーケンスはすべてUCSDのInstitute for Genomic Medicineで行った。図5iおよび補足図9a, bはBioRender.comで作成した。

著者情報
著者および所属
カリフォルニア大学サンディエゴ校皮膚科、ラホヤ、カリフォルニア州、米国

堂越達也、Yang Chen、Kellen J. Cavagnero、Samantha Brinton、Hana Schwarz、Elizabeth A. Brown、Alan O'Neill、中村嘉之、Fengwu Li、Richard L. Gallo

カリフォルニア大学サンディエゴ校小児科、ラホヤ、カリフォルニア州、米国

ヤン・チェン、ギブラーン・ラーマン、ダニエル・ハキム、ロブ・ナイト

米国ウィスコンシン州ミルウォーキー、ウィスコンシン医科大学、小児科、消化器内科、マイクロバイオーム研究センター

ニタ・H・サルツマン

カリフォルニア大学サンディエゴ校コンピューターサイエンス・工学部（米国カリフォルニア州ラホヤ

ロブ・ナイト

米国カリフォルニア大学サンディエゴ校（カリフォルニア州ラホヤ）バイオエンジニアリング学科

ロブ・ナイト

カリフォルニア大学サンディエゴ校マイクロバイオーム・イノベーションセンター（米国カリフォルニア州ラホヤ

ロブ・ナイト

貢献
S.B.、H.S.、E.A.B.、Y.N.、A.O.、F.L.が実験とデータ解析を行い、Y.C.、G.R.、D.H.、K.J.C.がデータ解析を行った。R.K.とN.H.S.は監修、R.L.G.は実験計画、監修、データ解析、論文執筆を行った。

責任著者
Richard L. Gallo宛。

倫理申告
利益相反
倫理と包括声明： 本研究を実施するにあたり、倫理原則を遵守し、研究全体を通して包括性を受け入れた。本研究は地元の倫理審査委員会から承認を得ており、参加者の安全と福祉が最優先され、潜在的なリスクに対処するための規定が設けられていた。R.L.G.はMatriSys Biosciences社の共同設立者、科学顧問、コンサルタント、株式保有者であり、Sente社の収入と株式を受け取るコンサルタントである。R.K.はBiomeSense, Inc.の科学顧問委員会メンバー、コンサルタントであり、株式を保有し、収入を得ている。GenCirq社の科学顧問委員であり、持分を保有。DayTwo社のコンサルタント兼科学顧問委員であり、収入を得ている。Cybele社に資本参加し、コンサルタントを務める。Biota社の共同設立者であり、持分を保有。Micronoma社の共同設立者であり、持分を有し、科学諮問委員会のメンバーでもある。残りの著者は、競合する利害関係はないと宣言している。

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Nature Communicationsは、本研究の査読に貢献した匿名査読者に感謝する。査読ファイルはこちら。

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Dermal injury drives a skin to gut axis that disrupts the intestinal microbiome and intestinal immune homeostasis in mice. Nat Commun 15, 3009 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-47072-3

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受領
2023年7月26日

受理
2024年3月20日

出版
2024年04月08日

DOI
https://doi.org/10.1038/s41467-024-47072-3

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ネイチャー・コミュニケーションズ（Nat Commun） ISSN 2041-1723（オンライン）

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