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肠道微生物与肝纤维化:微生物与人类健康的关系

【摘要】:益生菌LGG通过抑制小鼠肝脏胆汁酸合成和促进胆汁酸排泄来预防肝纤维化,胆汁淤积性肝病的特点是肠道菌群失调和肝脏毒性胆汁酸过量。LGG治疗明显减轻了BDL小鼠的肝脏炎症、损伤和纤维化,并显著降低了肝脏BAs。因此,可以得出补充LGG可通过增加肠道FXR/FGF15信号通路介导的对BA从头合成的抑制作用来降低肝脏BA,并增加BA的排泄,从而防止BA过量诱导的小鼠肝损伤和纤维化。研究者评估了肝脏和肠道组织的炎症反应和系统性炎症。

益生菌LGG通过抑制小鼠肝脏胆汁酸合成和促进胆汁酸排泄来预防肝纤维化,胆汁淤积性肝病的特点是肠道菌群失调和肝脏毒性胆汁酸(BAs)过量。肠道菌群的改善和BA合成的抑制是治疗胆汁淤积性肝病的潜在策略。本研究的目的是探讨益生菌——鼠李糖乳杆菌GG(Lactobacillus rhamnosus GG,LGG)对胆管结扎(BDL)小鼠和Mdr2-/-小鼠的肝胆汁酸合成、肝损伤和肝纤维化的影响及其作用机制。研究者使用整体和肠道特异性FXR抑制剂来分析FXR的作用。LGG治疗明显减轻了BDL小鼠的肝脏炎症、损伤和纤维化,并显著降低了肝脏BAs。肝脏牛磺酸-β鼠胆酸浓度(T-βMCA)(一种FXR拮抗剂)在BDL小鼠中显著增加,在LGG治疗小鼠中显著减少;而鹅去氧胆酸(CDCA)(一种FXR激动剂)则在BDL小鼠中降低,在LGG治疗小鼠中正常。LGG治疗后成纤维细胞生长因子(FGF15)在血清及回肠中明显表达升高,随后降低了BDL和Mdr2-/-小鼠肝细胞胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)和BA的合成。在分子水平上,这些变化被BDL小鼠体内的整体和肠道特异性FXR抑制剂逆转。此外,LGG治疗改变了肠道菌群,这与BDL和Mdr2-/-小鼠中BA去偶联增加和粪便、尿液BA排泄增加有关。体外研究表明,LGG抑制了Caco-2细胞中T-βMCA对FXR和FGF19表达的抑制作用。因此,可以得出补充LGG可通过增加肠道FXR/FGF15信号通路介导的对BA从头合成的抑制作用来降低肝脏BA,并增加BA的排泄,从而防止BA过量诱导的小鼠肝损伤和纤维化。

动物实验采用雄性C57BL/6J小鼠(8周龄)和Mdr2-/-小鼠(7周龄)。将雄性C57BL/6J小鼠(记为BDL小鼠)按照BDL操作和灌胃给药种类分为6组:A.假手术组;B.胆管结扎(BDL)手术组;C.BDL+LGG;D.LGG;E.BDL+LGG+Z-没药甾酮;F.BDL+LGG+Gly-MCA。其中,A组假手术组小鼠除胆管结扎和切除外,均采用与BDL相同的手术方法;B组用阿弗丁腹腔麻醉小鼠后用非吸收性手术缝线双结扎胆管。C~F组LGG操作则采用活LGG(生理盐水悬液)109CFU/d连续灌胃11天,A、B组小鼠灌胃等量生理盐水。E~F组分别采用Z-没药甾酮(Z-Gu,整体FXR抑制剂)和Glycine-β-muricholic酸(Gly-MCA,肠道特异性FXR抑制剂)按照每天每千克体重10mg剂量进行灌胃。对于Mdr2-/-小鼠,给予上述相同剂量的LGG或生理盐水灌胃2周。此外,还进行了Caco-2细胞培养实验,采用CDCA或CDCAT-βMCA或活LGG刺激。

结果LGG治疗改善BDL小鼠的肝损伤和纤维化研究者假设益生菌LGG可能对BA诱导的胆汁淤积性肝病具有保护作用。在小鼠身上进行BDL并进行11天的随访,在此后的每天给予LGG。与假手术组相比,BDL组小鼠的血清ALT、AST和ALP活性、总胆红素和直接胆红素水平显著升高。LGG治疗显著降低BDL小鼠血清AST、ALP和直接胆红素水平,并有降低血清ALT和总胆红素水平的趋势(图5-3-1A)。与假手术小鼠相比,BDL小鼠的肝脏形态发生严重改变,包括肝细胞坏死、弥漫性严重/高胆管增生、门脉水肿和轻度门脉浸润。LGG治疗明显改善了这些肝脏形态改变(图5-3-1B)。在BDL小鼠中门管区可见明显的纤维化,而LGG治疗明显减轻(图5-3-1B、5-3-1C)。结果显示,BDL手术导致肝脏Collagen-I升高,胶原蛋白是纤维化肝脏中最丰富的细胞外基质蛋白,而LGG治疗组肝脏胶原蛋白含量明显降低(图5-3-1B、D)。肝纤维化标志物——α-SMA、Collagen-I、Collagen-III、Tgf-β、Timp-1和Mmp-2的mRNA表达在BDL小鼠中显著增加,在LGG治疗小鼠中显著减少(图5-3-1E)。研究者评估了肝脏和肠道组织的炎症反应和系统性炎症。BDL使肝脏F4/80蛋白以及F4/80、TNF-α、IL-6和IL-1β的mRNA水平显著升高,在LGG治疗组显著降低(图5-3-1F)。BDL老鼠的血清TNF-α和IL-6水平被LGG治疗降低(图5-3-1F)。这些结果表明,LGG治疗可抑制BDL诱导的炎症反应。(www.chuimin.cn)

图5-3-1 LGG处理影响BDL小鼠炎症反应