科研 | Microbiome:赭曲霉毒素A可影响肠道菌群从而诱发肝脏炎症(国人作品)
编译:LKXY,编辑:小菌菌、江舜尧。
原创微文,欢迎转发转载。
赭曲霉毒素A(OTA)是一类常见的天然食品污染物,作为一种真菌毒素,赭曲霉毒素A具有致癌、肝毒性、肾毒性等多种毒性作用。已有研究报道OTA能够破坏肠道屏障,OTA能够导致肝脏炎症损伤。但是OTA、肠道菌群、肝脏炎症三者之间的关系仍未得到证实。
在本研究中,研究者利用16SRNA测序、抗生素抑菌动物模型、粪菌移植等常见肠道菌群研究手段,证实了赭曲霉毒素A(OTA)能够改变盲肠菌群的组成,诱导拟杆菌增多,导致内毒素LPS产生增多,通过TLR4通路,促进肝脏炎症细胞增多,炎性细胞因子释放增多,最终导致肝脏炎症损伤的产生。
本文为OTA诱导型肝炎的机制提供了新的见解,为其治疗提供了新的思路。
论文ID
原名:Ochratoxin A induces liver inflammation: involvement of intestinal microbiota
译名:赭曲霉毒素A可诱发肝脏炎症:涉及肠道微生物群
期刊:Microbiome
IF:9.86
发表时间:2019.11
通讯作者:任文凯&杨琳
作者单位:华南农业大学动物科学学院
实验设计
结果
1 OTA灌胃处理改变了鸭子盲肠菌群的组成,促进盲肠部位LPS合成
为了探讨OTA对肠道菌群的影响,通过进行16sRNA和宏基因组测序,PCA分析显示对照组鸭子盲肠菌群与OTA组鸭子盲肠菌群明显区别(图1a),说明OTA能够明显改变盲肠菌群构成。宏基因组学分析结果显示,OTA增加了LPS生物合成相关基因和基因家族的丰度(P < 0.01,图1b)。通过宏基因组测序分析不同菌株对LPS生物合成的贡献能力,发现拟杆菌对LPS生物合成的贡献最大(图1c)。值得注意的是,OTA组的普通拟杆菌相对丰度高于CON组(图1d)。我们测定了盲肠部LPS水平,与未经过OTA处理的鸭子相比,经OTA处理的鸭子的盲肠LPS水平要高出1.5倍(图1e)。这些结果说明OTA能够诱导肠道菌群的失调,特别是导致产生脂多糖的拟杆菌增加。
2 OTA改变了鸭子肝脏中的微生物群
以往的研究中提示OTA可增强盲肠通透性,基于这些结果,我们假设产生脂多糖的拟杆菌在OTA处理后可能通过渗漏的肠道进入肝脏。为了探索这种可能性,我们分析了肝脏中的微生物群。PCA分析显示CON组和OTA组肝脏微生物群存在差异(图2a)。OTA在门水平、属水平、种水平都显著增加了拟杆菌的相对丰度 (图2 b)。有趣的是,我们还发现OTA处理后显著提高了鸭子肝脏的LPS水平(图2c)。总的来说,OTA增加了肝脏中产生LPS的拟杆菌的相对丰度和鸭子肝脏中LPS的水平。
图2 OTA处理后,鸭子肝脏菌群的构成。
3 口服 OTA促进肝脏炎症进展
我们分别分析了对照组和OTA处理组肝脏的炎症反应变化。OTA处理后,TLR4 信号通路中的TLR4, Myd88等mRNA转录表达增高,蛋白丰度增加(图3 a、b)。OTA还促进了炎性细胞因子的mRNA表达和分泌,包括IL-1β和Il - 6(图3 a、c)。值得注意的是, OTA处理后,抗炎细胞因子IL - 10的水平降低 (图3 c)。组织学分析还表明,OTA诱导肝脏炎症的发生基于大量的炎性细胞浸润 (图3 d, e)。OTA处理组血清AST、ALT和血清LPS水平的增加都表明肝脏炎症的进展。总的来说,OTA促进了鸭子体内肝炎的进展。
4 OTA对抗生素治疗后的鸭子盲肠菌群的影响有限
我们发现OTA可诱导鸭肠道菌群失调和肝脏炎症;因此,我们推测OTA通过肠道菌群促进肝脏炎症。我们用链霉素、氨苄西林、新霉素等抗生素混合治疗清除肠道菌群。PCA分析显示,两组鸭子盲肠菌群相似(图4a), OTA对盲肠细菌在门、属、种水平上的组成影响不大(图4b,4c)。同样,OTA对盲肠LPS水平影响不大(图4d)。结果表明,OTA对抗生素处理组的鸭子盲肠菌群影响不大。
5 对于接受抗生素治疗的鸭子,OTA不能有效促进肝脏炎症发生
经抗生素处理的鸭子口服OTA后,肝脏的LPS水平和肝脏炎症反应指标(包括TLR4和Myd88的mRNA表达、炎症细胞因子的分泌和炎症细胞的浸润)变化甚微(图5a-e)。OTA对抗生素治疗组的血清谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)的活性、血清脂多糖(LPS)和炎性细胞因子(图 5f-h)的影响也较小。总之,OTA不能促进经抗生素治疗的鸭子的肝脏炎症发生。
6 OTA诱导的肠菌变化促进了肝脏炎症
为了进一步探讨肠道菌群在OTA促进肝炎发生中的作用,我们将鸭子随机分为对照组,OTA处理组,粪菌移植对照组(FMT),粪菌移植联合OTA处理组(FMT+OTA)。FMT组接受了来源于OTA处理后的鸭子的粪菌,粪菌移植后其肝脏LPS水平,肝脏炎性指标(包括TLR4,TNF-α的mRNA表达,TLR4,Myd88, p-p65的蛋白丰度,p-IKBα/ IKBα比值,IL-1β和Il - 6的分泌和炎性细胞浸润)都显著增高。来源于OTA处理组的粪菌还增强了鸭子血清中LPS和TNF-α的水平。这些结果说明了OTA诱导的变化的肠菌促进了肝脏炎症。
图6 粪菌移植后鸭子的肠道菌群构成和LPS水平。
图7 OTA诱导的肠菌变化促进了肝脏炎症。
讨论
OTA是一种主要的食物污染真菌毒素,表现出肾毒性、肝毒性、致畸性、免疫毒性和致癌性。肠道菌群是环境物质与宿主健康之间的重要桥梁。事实上,肠道菌群除了维持胃肠道稳态的重要作用外,还影响其他内脏器官(如脑、肝、肺)的众多生理功能,并参与介导这些器官不同疾病的发病机制。尽管先前的调查表明,OTA降低了相对丰富的有益微生物(如乳酸菌和双歧杆菌),肠道菌群构成的多样性,并增加了大鼠粪便中兼性厌氧菌的总量,然而OTA是否通过肠道菌群导致肠外器官损伤(如肝脏和肾脏)还有待揭示。
结论
你可能还喜欢
这些或许也适合你哦👇