LGG对Mdr2-/-小鼠肝损伤和纤维化的预防效果

2023-11-16 理论教育版权反馈

【摘要】：在 Mdr2－/－小鼠中检测LGG对肝损伤和纤维化的影响，Mdr2－/－小鼠的BA水平高，并且会自发胆管炎和肝纤维化。本研究结果表明，通过显著降低肝BA水平，LGG治疗改善了BDL小鼠的肝损伤和纤维化。胆汁淤积是一种病理状态，其特征是胆汁流动障碍或停止，从而导致肝损伤。可见，在BDL小鼠中，LGG通过肠FXR激活和FGF15产生来抑制肝BA的合成。假手术对照组小鼠的肝脏BAs平衡并且肠道中有大量BAs，LGG增加了肝脏CYP7A1并降低了肠道中SHP和FGF15

在 Mdr2－/－小鼠中检测LGG对肝损伤和纤维化的影响，Mdr2－/－小鼠的BA水平高，并且会自发胆管炎和肝纤维化。LGG治疗显著降低Mdr2－/－小鼠血清ALP水平和直接胆红素水平，并有降低ALT、AST和总胆红素水平的趋势（图5-3-6A）。Mdr2－/－小鼠出现明显的肝损伤和纤维化，经LGG治疗后肝纤维化明显减轻（图5-3-6A、C）。为了进一步确定LGG对肝纤维化的影响，作者测量了肝纤维化相关基因的表达。LGG治疗的Mdr2－/－小鼠的肝纤维化标志物mRNA表达显著降低，包括α-SMA、Collagen-I、Tgf-β和Timp-1（图5-3-6D）。

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图5-3-6　LGG处理对肝纤维化相关基因表达的影响

LGG处理显著降低Mdr2－/－小鼠血清、肝、肠组织BA水平和总BA大小（图5-3-7A）。LGG处理还显著降低肝脏Cyp7a1 mRNA及CYP7A1蛋白表达（图5-3-7B）。值得注意的是，LGG处理小鼠的血清中C4水平明显降低（图5-3-7C），这进一步表明了血清中BA合成的降低。LGG治疗降低了肝脏Fxr和Shp，但显著增加了回肠Fxr和ShpmRNA表达（图5-3-7D）。此外，LGG治疗后回肠FgfF15mRNA及血清FGF15蛋白表达明显增加（图5-3-7D）。这些结果表明，在Mdr2小鼠中，LGG治疗通过肠道FXR-FGF15上调降低了肝BA水平，这与BDL操作小鼠的结果一致。此外，在Mdr2－/－小鼠中，粪便和尿胆汁酸水平显著升高，表明LGG处理增强了BA的排泄（图5-3-7E）。

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图5-3-7　GG处理促进BA的排泄(www.chuimin.cn)

有益菌是通过肠道FXR-FGF15信号通路抑制BA从头合成并增加BA排泄。本研究结果表明，通过显著降低肝BA水平，LGG治疗改善了BDL小鼠的肝损伤和纤维化。降低肝BAs可以通过增加BA流量、抑制肠道对BA再吸收、抑制肝脏BA合成等策略来实现。CYP7A1是胆固醇向BA转化的限速酶，FXR的肝脏激活会导致SHP升高，从而抑制CYP7A1的表达。既往研究表明，通过特定合成FXR配体，如GW4064和6α-ECDCA（INT-747）系统激活FXR可以保护动物免受BDL、ANIT和乙炔雌二醇诱导的胆汁淤积。胆汁淤积是一种病理状态，其特征是胆汁流动障碍或停止，从而导致肝损伤。毒性BAs的肝脏累积在胆汁淤积性肝病中起关键作用，并与多种其他类型肝病相关。减少肝内BA超载是治疗与BA相关的肝脏疾病的一个目标。目前治疗胆汁淤积症的药物包括几种BAs及其衍生物。UDCA是一种通过抑制肠道BA吸收来清除肝细胞中有毒BA的治疗原发性胆汁性胆管炎（PBC）的标准方法，并已被用于治疗原发性硬化性胆管炎（PSC）。奥贝胆酸是CDCA的一种新型衍生物，具有很高的FXR激活效价，临床上用于治疗对UDCA不耐受或反应性差的PBC患者。

近年来的研究表明，肠道菌群在胆汁淤积性肝病的病理生理过程中起着重要的作用，以微生物群为目标可能为胆汁淤积性肝病的治疗提供新的选择。早期的研究评估了益生菌在人及动物胆汁淤积性肝病中的治疗作用，然而益生菌改善肝损伤和纤维化的机制尚不明确。在当前的研究中，研究者评估益生菌LGG治疗BDL和Mdr2敲除导致的肝损伤/纤维的有效性和其潜在机制，研究人员发现LGG诱导BSEP、MDR2和MRP2以增强肝脏BAs和磷脂排泄到小肠，部分归因于抑制CYP7A1表达以通过肝脏 SHP来减少BA的合成。本研究的一个主要发现是LGG治疗显著降低肝CYP7A1表达，这与BDL手术小鼠肝CDCA（FXR激动剂）浓度的增加和T-βMCA（FXR拮抗剂）浓度的下降有关，这意味着LGG治疗可能提高肝FXR活性。有趣的是，BDL增加了CYP7A1和SHP的表达，说明即使在BA超载的情况下BA的合成也会增加。肝 SHP表达的增加可能是BDL手术引起BA升高的适应性反应。然而，肝SHP在LGG治疗的BDL小鼠中降低。一种可能的解释是，LGG对CYP7A1的降低作用是由一个独立于肝FXR-SHP轴的机制介导的，而BA的这一调节轴并不是这些BDL手术11天的小鼠重新平衡BA稳态所需要的。事实上，以前的研究表明，BDL小鼠SHP的调节依赖于结扎时间。最近的研究表明，肝BA的合成也受肠源性FGF15的调控。在假手术组中，BAs激活肠道FXR，随后提高内分泌激素FGF15，与肝细胞表面FGFR和β-Klotho复合体结合来抑制CYP7A1表达。胆汁流通障碍降低了肠道BA浓度，导致FXR活性和FGF15表达显著降低。然而，研究者发现BDL小鼠的肠道中存在BAs。这个现象可以用BDL过程中可能会出现结扎松脱，BA可能会从血液中浓度较高的循环系统逆向运输入肠来解释。事实上，体外研究表明牛磺胆酸可以从基底外侧进入肠腔。重要的是，LGG治疗显著降低了粪便T-βMC/βMCA比率，这意味着肠道FXR拮抗作用的减少。这一观点得到了LGG治疗小鼠的回肠和血清中FGF15表达水平升高的证实，并在体外对人肠上皮Caco-2细胞的验证。LGG对T-βMCA抑制的FXR活性的抑制效应在一报告试验中得到证实。已知FGF15仅在啮齿动物的肠道中表达，而人类FGF19也在肝脏中表达。有趣的是，之前的研究表明，胆汁淤积症患者的肝脏会异位表达FGF19，这种增加可能是一种对抗BA合成和胆汁淤积进展的保护机制。既往研究表明，BDL小鼠肠道FXR的激活可以降低肝脏BA水平。研究者进一步证实，LGG激活肠道FXR足以抑制BDL小鼠的肝脏BA合成。使用整体性FXR抑制剂（ZGu）治疗，消除了LGG对肝损伤和纤维化的保护作用和对肝BAs的减少作用。值得注意的是，肠道特异性FXR抑制剂（Gly-MCA）治疗也消除了LGG的保护作用。可见，在BDL小鼠中，LGG通过肠FXR激活和FGF15产生来抑制肝BA的合成。LGG对BA代谢的调节似乎与BA浓度有关。假手术对照组小鼠的肝脏BAs平衡并且肠道中有大量BAs，LGG增加了肝脏CYP7A1并降低了肠道中SHP和FGF15的表达，结果肝脏BAs保持不变。因此，当肝脏BAs未发生明显改变时，LGG的功能可能是调节胆固醇稳态。BDL操作小鼠的肝脏BAs水平高，并且肠道BAs水平低，LGG增加了肠道SHP和FGF15并且抑制肝脏CYP7A1导致BA合成抑制。因此，LGG可能在维持BA的稳态中发挥重要作用。研究者在BDL小鼠中的发现也在Mdr2－/－小鼠中得到了证实。LGG治疗可防止自发性纤维化和肝损伤，重要的是LGG治疗可通过Mdr2－/－小鼠肠FXR-FGF15信号介导的肝BA合成抑制来降低肝BA水平，提示在肝BA累积障碍的情况下，LGG降低肝BA的作用可能是通过常规机制介导的。

肠道菌群与BA代谢相互调节。BA信号的变化以及肠肝FXR、FGF15、CYP7A1轴的调节在无菌、生物和抗生素处理的动物中被发现。细菌代谢介导的初级BA去结合和随后的转化决定了次级BA的数量，这可能对肠上皮结构有害。肠道细菌来源的BSH是一种主要的酶，它催化共轭BAs去结合。去结合增加了BA的粪便排泄，因为去结合的BAs亲水性较差，因此较不容易被重新吸收。本结果表明，LGG本身具有较高的BSH活性，LGG治疗改变了肠道菌群，使肠道菌群中含有BSH的菌门丰富。此外，作者发现由于抑制FXR并不能阻止LGG造成的尿BA排泄增加，因此LGG造成的尿BA排泄的增强与FXR无关。值得注意的是，虽然肠道细菌可以代谢BAs，促进BA衍生的FXR激活剂和抑制剂的平衡，但肠道细菌可能产生非BAs衍生的FXR配体。尽管BAs发生变化可以激活或抑制 FXR，但LGG上调FXR活性可能是FXR受到未知代谢物和机制的直接刺激的结果。因此，从LGG培养基上清液和经LGG处理的小鼠肠腔内容物中筛选FXR配体值得进一步研究，以提高人们对LGG在胆汁淤积性肝病中的保护作用的认识。此外，在其他BA过度积累的肝脏疾病中，LGG可能对BA的代谢也有作用。先前的研究也表明，一些代谢紊乱与肝内BAs的积聚有关。因此，LGG可能对这些代谢紊乱提供保护。炎症在肝纤维化的发生和发展中起着重要的作用。据报道，LGG可减少肝硬化患者的全身炎症反应。FXR的转录活性不仅受BA配体调控，而且即使BA配体存在，炎症反应增强也会降低FXR的激活。在本研究中，LGG处理显著降低了BDL小鼠的肝脏和回肠炎症，表明LGG处理增加的FXR活性也可能是通过降低BDL小鼠的炎症来调节的。

综上所述，目前的研究表明LGG治疗可通过肠道FXR-FGF15信号抑制肝脏BA合成来预防BDL和Mdr2－/－诱导的肝损伤和纤维化。LGG治疗通过增加含BSH的肠道细菌水平来增加粪便BA的排泄。此外，LGG治疗通过与FXR无关的通路促进尿BA排泄。总之，这些结果表明LGG可能用于预防、治疗与肝BA水平过高相关的肝脏疾病。

LGG对Mdr2-/-小鼠肝损伤和纤维化的预防效果

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