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AKK菌通过肠道调节或可改善脂肪肝 [复制链接]

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肝炎是世界范围内的健康问题,而脂肪肝是肝炎的主要原因。肝损伤是由多种因素引起的,例如病毒感染、饮酒和高脂肪饮食。肝脏疾病与肠道微生物群组成的变化密切相关,维持肠道稳态对宿主的免疫状态很重要,它可以防止可能损害肝组织的细菌产物泄漏。

AKK菌是肠道微生物群的菌株之一,通过降解和利用粘蛋白作为能源,它能在粘液层和结肠中定植,A.muciniphila菌株的数量随着人的成长而增加到占肠道微生物群的1%—4%,并且该细菌通过黏蛋白降解产生的短链脂肪酸(SCFA)对人类健康具有重要作用。

研究通过进行高脂肪饮食(HFD)小鼠口服AKK菌实验,目的是在细菌物种水平上确定肠道微生物群与高脂肪饮食是否会导致肝损伤之间的相关性,此外,进一步研究AKK菌在肝损伤中的作用。

得出研究结论:AKK菌丰度提升治疗或可预防肥胖小鼠的脂肪肝。

研究内容

五周大的雄性C57BL/6N小鼠饲养在受控环境中。适应1周后,将20只小鼠随机分为以下四组:ND+PBS(10%脂肪饮食+PBS)、ND+A.muciniphila(10%脂肪饮食与A.muciniphila)、HFD+PBS(45%脂肪饮食+PBS)和HFD+A.muciniphila(45%脂肪饮食与A.muciniphila),每组分配五只小鼠。A.muciniphilaBAA-菌株(-CFU/ml)悬浮在PBS中口服施用于小鼠。ND+PBS和HFD+PBS组的小鼠通过口服管饲法喂食相同体积的PBS。实验持续10周。在小鼠治疗期间,测量食物摄入量和体重计算食物摄入效率。小鼠在处死前禁食18小时。从每只小鼠身上快速切除来自附睾脂肪的脾脏、肝脏、白色脂肪组织(WAT)、棕色脂肪组织(BAT)、肠、盲肠和结肠,测量脾、肝和WAT的重量,并储存以备进一步组织学分析、肠道微生物群分析、qRT-PCR分析。收集血样进行血清生化分析,测量样品中丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)活性以及甘油三酯(TG)和总胆固醇水平。

研究结果

10周的小鼠实验中,高脂肪饮食(HFD)组的体重增加高于正常饮食(ND)组。然而,A.muciniphila治疗组和非A.muciniphila治疗组之间没有观察到体重增加的差异。这一结果表明肥胖(已知会诱发脂肪肝)被HFD成功诱导,而A.muciniphila不能阻止体重增加。

治疗小鼠的体重增加和食物效率表血清生化参数水平表

血清样本的生化分析中,HFD组的总胆固醇(T-chol)和甘油三酯(TG)水平高于ND组。尽管HFD+A.muciniphila组的血清TG水平比HFD+PBS组较低,ND组中PBS和A.muciniphila处理组之间的血清TG水平没有显著差异。作为肝损伤指标的丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)水平在HFD组高于ND组,并且HFD+A.muciniphila组的值(ALT,41.8U/升;AST,89.0U/升)比HFD+PBS组(ALT,53.1U/升;AST,91.8U/升)低。这些结果表明A.muciniphila降低了HFD组的血清TG和ALT水平。肝组织的组织学分析显示,与HFD+PBS组相比,HFD+A.muciniphila组肝脏脂肪变化水平不显著或轻微,表明有轻度或显著的脂肪变化。组织学分析结果和HFD+A.muciniphila组血清ALT水平低表明,A.muciniphila阻止了HFD引起的肝损伤。

苏木精和伊红染色的肝组织的组织学分析

苏木精和伊红染色的肝组织的组织学分析(×)

脂肪合成相关基因chREBP(A)和SREBP(B)以及炎症基因IL-6(C)在肝组织中的相对表达水平

基因chREBP和SREBP参与肝脏中的甘油三酯合成,它们的表达水平受葡萄糖稳态和胰岛素抵抗的影响。肝脏还分泌炎症细胞因子,如IL-6,以应对高脂肪饮食引起的炎症。为探讨A.muciniphila预防肝损伤的机制,该研究检测肝组织中这些相关因子的基因表达水平发现,ND组中chREBP的表达水平低于HFD组,尽管chREBP的表达水平在HFD+PBS和HFD+A.muciniphila组之间没有差异。HFD组中SREBP的表达水平高于ND组,HFD+A.muciniphila组中SREBP的表达水平低于HFD+PBS组。HFD+A.muciniphila组中IL-6的表达水平低于HFD+PBS组。这些结果表明,通过抑制SREBP和IL-6表达,A.muciniphila给药可以防止HFD诱导的肝损伤。

饮食因素会显著影响肠道微生物组的组成,持续食用HFD会引起肠道微生物群的变化。受损的微生物群会导致菌群失调,从而增加肠道通透性,导致细菌产物从肠道泄漏到肝脏,导致肝脏炎症和损伤。因此,该研究调查了A.muciniphila治疗小鼠的肠道微生物群,在质量修剪和去除嵌合序列后,每个样本的平均产量为reads(从到)被保留用于下游分析。大多数样品的稀疏曲线接近渐近线,表明分析了合理数量的标签。在UniFrac分析中,同一处理组的样品距离较近,但不同处理组的样品距离不近,这表明肠道微生物群的组成因处理而异。厚壁菌门和拟杆菌门是肠道微生物群中的主要门,HFD+PBS和HFD+A.muciniphila组中拟杆菌门的比例分别为32.2-44.6%和24.0-38.9%,厚壁菌门分别为49.2-57.4%和50.0-63.7%。在属水平上,Pseudoflavonifractor、PAC_g和Oscillibacter在肠道微生物群中普遍存在。前期研究中高脂饮食喂养的小鼠中Pseudoflavonifractor的比例降低,在该研究中观察到相同的结果。与ND+PBS组(18.0%)相比,Pseudoflavonifractor菌在HFD+PBS组(10.6%)和HFD+A.muciniphila组(15.3%)中的比例较低。根据处理对肠道微生物群的组成在种水平上进行分类,频繁物种间,A.muciniphila的比例在ND+PBS(1.9%)、ND+A.muciniphila(4.0%)和HFD+A.muciniphila(6.3%)组中比HFD+PBS(0.0%)组更高,这表明,A.muciniphila的比例因高脂饮食而下降,但通过A.muciniphila口服恢复。

肠道微生物组分析:物种水平的肠道微生物组组成(A)、厚壁菌门与拟杆菌门的比率(B)以及肠道微生物组的多样性(C)

之前的一项研究报告称,肥胖和瘦小鼠具有不同的厚壁菌门与拟杆菌门的比率,这两个门的比例变化可能会改变从食物中获取的能量。因此,该实验研究了厚壁菌门与拟杆菌门的比率,结果显示,HFD+PBS组中厚壁菌门与拟杆菌门的比例低于ND组,HFD+A.muciniphila组中厚壁菌门与拟杆菌门的比例高于HFD+PBS组,但与ND组相似。此外,HFD+A.muciniphila组的肠道菌群多样性高于HFD+PBS组。稀疏曲线分析还显示,非A.muciniphila处理组的物种丰富度低于A.muciniphila处理组,表明A.muciniphila可能通过降低厚壁菌门与拟杆菌门的比例并恢复肠道微生物群的多样性来维持肠道稳态。这可能是由于A.muciniphila降解粘蛋白而产生的短链脂肪酸,如丙酸和乙酸。因此,A.muciniphila治疗可能会增加肠道微生物群的多样性,并且这种细菌可能会影响肠道微生物群的组成。

综上所述,AKK菌的口服给药显著降低肥胖小鼠的血清甘油三酯(TG)和丙氨酸转氨酶(ALT)水平。相较于非A.muciniphila处理组,A.muciniphila处理组SREBP(TG合成肝组织中的调节因子)的表达降低。施用A.muciniphila后,肥胖小鼠肝脏中IL-6的表达降低,此外,给予A.muciniphila后厚壁菌门与拟杆菌门的比例发生变化,HFD引起的细菌多样性降低得以恢复。这可能会减少细菌物质的转移,并可能防止脂肪肝的发展。总之,A.muciniphila治疗维持了肠道稳态(维持平衡和多样性),从而改善了肠道屏障的完整性。病原体相关分子模式(PAMP)的易位减少,并下调基因SREBP和IL-6的表达,分别导致肝脏中脂质合成和炎症的减少。因此,A.muciniphila治疗可预防肥胖小鼠的脂肪肝。

Akkermansiamuciniphila(AM)对脂肪肝发展的影响(HFD:黑线;HFD+A.muciniphila:蓝线)

研究报告英文原文详见:

转载自爱非克(深圳)生物科技有限公司

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