项目文章iMeta（23.8）| 西北工业大学等团队揭示双疾病模式下肠道菌群的介导机制

肠道菌群平衡可调控宿主生命健康已在多种研究中被证实。除聚焦肠道菌群产生的短酸外，由肠道菌群分泌的其它类型物质，如酶、脂类等也在不断被揭示。同时，一种疾病产生的损伤有时会引起或加重另一类疾病的发生，该过程中与宿主健康息息相关的肠道菌群是否存在中间介导机制？ 今天小编给大家分享一篇来自西北工业大学徐春兰、西安交通大学第一附属医院徐勤鸿和湘湖实验室王成等开展的双疾病研究，其中博士研究生宋晓凡为本文的第一作者。文章详细描述了高甘油三酯血症（HTG）伴随的肠道菌群失衡会使得盲肠中内毒素积累，损伤肠道屏障并激活TLR4信号转导通路，使得血清和胰腺中溶血磷脂酰胆碱（LysoPC）积累，进而加重急性胰腺炎（AP）的炎症性损伤。中科新生命提供了16S rDNA和非靶代谢组检测服务。 中文题目：高甘油三酯血症通过肠道菌群激活TLR4通路进而促进磷脂酶A2催化的溶血磷脂酰胆碱的生成，加重急性胰腺炎进程
发表期刊：iMeta（IF=23.8，2025.02）  


  急性胰腺炎（Acute pancreatitis, AP）是一类最常见的消化系统疾病。目前由高甘油三酯血症（Hypertriglyceridemia，HTG）引起的AP发病率逐年上升，已成为AP的第三大病因。有研究表明，HTG患者伴随着肠道菌群失调，肠道菌群失调会加重局部炎症反应和免疫功能紊乱。目前，肠道菌群在HTG加重AP中的病理生理学作用及其确切机制尚未阐明。该研究旨在从肠道菌群出发，探究肠道菌群与宿主互作在HTG加重AP过程中的作用及其机制。


  图1 技术路线图


  1. HTG以肠道菌群依赖的方式加重AP的胰腺损伤和肠屏障功能障碍 开篇部分通过构建Control小鼠、HTG小鼠、AP小鼠、HTG+AP小鼠模型并结合16S rDNA测序，探索肠道菌群是否介导了HTG加重AP过程，以及该过程伴随哪些病理生理学作用？ 病理生理指标检测表明，相比于对照组，HTG和HTG+AP小鼠的血清甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）和游离脂肪酸（FFAs）升高。 相比于AP组，HTG+AP组小鼠表现出更重的胰腺组织损伤、炎症水平及肠屏障功能障碍、血液和胰腺中的细菌培养率和细菌丰度均升高。 图2 HTG可加重AP小鼠的胰腺损伤和炎症反应 对对照组和HTG组小鼠肠道内容物进行16s rDNA测序，α多样性和β多样性分析表明，HTG组和对照组小鼠的肠道菌群组成存在显著差异。属水平上，HTG组小鼠肠道中Desulfovibrio、Staphylococcus、Helicobacter、Enterococcus和克雷伯氏菌（Klebsiella）致病菌丰度显著升高， Ruminococcaceae UCG-010和Tyzzerella潜在有益菌丰度降低。 图3 16s rDNA表明HTG患者存在肠道菌群失调现象 使用抗生素构建HTG+AP伪无菌小鼠模型（Abx-HTG-AP）。发现肠道菌群耗竭可缓解HTG+AP小鼠胰腺组织损伤、炎症反应、血脂异常及肠道屏障功能损伤。而将HTG肠道菌群移植到AP小鼠模型中会加重肠道屏障损伤和细菌移位。整体结果表明：HTG通过引起肠道微生物群紊乱，加重了AP诱导的肠道屏障功能和细菌移位，从而加重AP小鼠的胰腺损伤。 图4 肠道菌群耗竭可缓解HTG+AP小鼠肠道-胰腺损伤（上），HTG肠道菌群可加重AP小鼠肠道-胰腺损伤（下）   2. HTG通过肠道菌群调控甘油磷脂代谢和溶血磷脂酰胆碱含量 对HTG+AP伪无菌小鼠（Abx-HTG+AP）和HTG+AP小鼠的血清进行非靶代谢组检测，通过差异分析、差异KEGG富集分析发现甘油磷脂代谢途径被显著富集。该通路中的溶血磷脂酰胆碱（LysoPC）在Abx-HTG+AP小鼠血清和胰腺中显著降低。LysoPC生成限速酶--磷脂酶A2（PLA2），在Abx-HTG+AP小鼠的血清中PLA2含量较低，胰腺中Pla2g2a和Pla2g4a的mRNA水平显著下调。 图5 血清非靶代谢组表明甘油三酯通路受肠道菌群影响，介导HTG引起的AP加重 接受HTG肠道菌群的小鼠血清和胰腺中LysoPC含量显著升高，血清中PLA2含量以及胰腺中Pla2g2a和Pla2g4a的mRNA水平显著升高。再次说明，HTG会积累肠道致病菌，进而损伤肠道屏障使得血清和胰腺中PLA2和LysoPC积累，加重AP胰腺炎性损伤。   3. 体外+体外实验证实HTG通过肠道菌群以TLR4依赖的方式调控LyscPC生成 肠道菌群又如何影响血清中代谢物变化呢？研究表明，内毒素是TLR4的天然配体，可激活TLR4表达，而TLR4的激活可上调PLA2含量。作者发现，在Abx-HTG+AP小鼠盲肠内容物和胰腺中内毒素含量显著降低且TLR4信号转导通路被抑制。而移植HTG小鼠肠道菌群的小鼠与Abx-HTG+AP小鼠表现出相反现象。 为进一步解析HTG通过肠道菌群调控LysoPC含量与TLR4介导的代谢通路间的关联，体外分离小鼠原代胰腺腺泡细胞暴露于LPS，发现LPS暴露导致TLR4信号通路被激活，Pla2g2a和Pla2g4a的mRNA水平、PLA2含量和LysoPC含量均显著升高。TLR4拮抗剂处理可缓解上述现象。 图6  体外细胞培养 体内实验利用Tlr4^-/-小鼠和WT小鼠，发现移植了HTG小鼠肠道菌群的Tlr4^-/-小鼠的胰腺损伤和炎症得到缓解，胰腺中髓过氧化物酶（MPO）表达水平显著降低，肠道屏障功能增强，TLR4信号通路受到抑制，血清中PLA2含量、胰腺中Pla2g2a和Pla2g4a mRNA水平降低，血清和胰腺中LysoPC含量降低。 图7 体内验证肠道菌群需通过TLR4信号通路介导HTG加重AP过程   4. LysoPC可加重AP小鼠胰腺炎性损伤 为进一步验证LysoPC对AP进程的影响，构建AP组和LysoPC+AP组小鼠。发现相比于AP组小鼠，LysoPC+AP小鼠胰腺损伤更重， MPO水平升高，血清脂肪酶和淀粉酶活性升高、炎症加重、肠道通透性增加。整体结果表明：LysoPC含量增加可加重AP小鼠胰腺炎性损伤。 图8 LysoPC丰度增加可加重AP严重程度


  1. 详细完善的实验论证，充分解释了HTG可通过肠道菌群加重AP胰腺炎症性损伤； 2. 借助16s rDNA和非靶代谢组详细描述了HTG如何通过肠道菌群加重AP病程。 整体文章从表型观察到机制解析十分完整，如果想开展双疾病研究的老师可用于参考。中科新生命也有成熟的双疾病肠道菌群研究方案，可联系当地销售咨询~


  参考文献 [1]Song X, Qiao L, Dou X, et al. Hypertriglyceridemia‐modulated gut microbiota promotes lysophosphatidylcholine generation to aggravate acute pancreatitis in a TLR4‐dependent manner. iMeta. Published online February 11, 2025:e70003. doi:10.1002/imt2.70003

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