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乙醇诱导的恢复Akkermansia muciniphila耗竭可改善酒精性肝病
免费的
  1. Christoph宏大1
  2. 丁蒙·阿道夫1
  3. Verena维塞尔1
  4. 帕特里克·劳2
  5. 劳拉Wrzosek3.
  6. Benedek Gyongyosi2
  7. 道尔·沃德45
  8. Felix Grabherr1
  9. 罗曼娜·R·格纳1
  10. 亚历山德拉费1
  11. 芭芭拉丰富1
  12. 德拉格Ciocan3.67
  13. 苏菲Macheiner1
  14. 丽莎·迈尔1
  15. 马提亚Drach8
  16. Patrizia莫泽9
  17. 亚历山大·R·莫申1
  18. 加布里埃尔Perlemuter3.67
  19. Gyongyi萨博2
  20. 安妮·玛丽·卡萨德3.6
  21. 赫伯特Tilg1
  1. 1内科一科、消化内科、内分泌代谢科因斯布鲁克医科大学因斯布鲁克、奥地利
  2. 2医学系马萨诸塞大学医学院伍斯特麻萨诸塞州美国
  3. 3.炎症,趋化因子和免疫病理学系INSERM UMR996Clamart、法国
  4. 4微生物组研究中心马萨诸塞大学医学院伍斯特麻萨诸塞州美国
  5. 5微生物与生理系统系马萨诸塞大学医学院伍斯特麻萨诸塞州美国
  6. 6巴黎南方大学,巴黎萨克莱大学,东华大学Hepatinov, Labex Lermit, CHU BicêtreKremlin-Bicetre、法国
  7. 7AP-HP,肝胃肠病学和营养学友谊医院Antoine-BeclereClamart、法国
  8. 8皮肤科浙江大学附属医院苏黎世、瑞士
  9. 9病理研究所因斯布鲁克医科大学因斯布鲁克、奥地利
  1. 对应到奥地利因斯布鲁克医科大学胃肠病学、内分泌与代谢内科I系Herbert Tilg教授,6020;herbert.tilg在{}i-med.ac.at

摘要

客观的酒精性肝病(ALD)是一个全球性的健康问题,治疗选择有限。肠道屏障完整性和微生物群调节对ALD的易感性。Akkermansia muciniphila它是一种革兰氏阴性肠道共生菌,部分通过促进粘液产生来促进屏障功能。本研究的目的是研究ALD中的微生物改变,并确定影响答:muciniphila在ALD过程中给药。

设计在Lieber-DeCarli ALD小鼠模型和粪便中,通过16S核糖体DNA (rDNA)测序,以无偏方法分析肠道微生物群答:muciniphila在酒精性脂肪性肝炎(ASH)患者队列中测定了丰度。的影响答:muciniphila在预防和治疗环境下测定实验性急性和慢性ALD的发展情况,并分析肠屏障完整性。

结果ASH患者表现出粪便丰度降低答:muciniphila与健康对照相比,与肝脏疾病严重程度间接相关。野生型小鼠用乙醇喂养后,其脑功能明显下降答:muciniphila丰富。Ethanol-induced肠答:muciniphila口服可恢复消耗答:muciniphila补充。此外,答:muciniphila预防性用药可减少肝损伤、脂肪变性和中性粒细胞浸润。答:muciniphila还可以防止乙醇诱导的肠道渗漏,增强粘液厚度和紧密连接表达。在已经建立的ALD中,答:muciniphila用于治疗改善肝损伤和中性粒细胞浸润。

结论乙醇暴露减少肠道答:muciniphila在小鼠和人类中都有丰富的含量,并且可以在实验性ALD中通过口服补充恢复。答:muciniphila促进肠道屏障完整性,改善实验性ALD。我们的数据表明ALD患者可能受益于答:muciniphila补充。

  • Akkermansia muciniphila
  • 酒精性脂肪肝
  • 酒精性肝病
  • 肠道菌群
  • 肠道屏障

来自Altmetric.com的统计数据

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视频1

本研究的意义

关于这个问题我们已经知道了什么?

  • 酒精性肝病(ALD)的发展受到微生物群的强烈影响。

  • 肠屏障功能的破坏可促进ALD。

  • Akkermansia muciniphila支持维持肠道屏障的完整性。

有什么新发现?

  • 答:muciniphila酒精性脂肪性肝炎患者丰度降低。

  • 乙醇暴露会消耗肠道答:muciniphila野生型小鼠的丰度。

  • 答:muciniphila补充剂在预防和治疗方面改善实验性ALD。

  • 乙醇引起的肠屏障完整性破坏是通过答:muciniphila

在可预见的未来,它会对临床实践产生怎样的影响?

  • 我们的数据表明口服补充答:muciniphila是一种很有前途的治疗人类ALD的策略。

介绍

酒精性肝病(ALD)是全球肝脏相关死亡的最常见原因,占全球死亡总人数的5.9%。1 2ALD包括单纯性脂肪变性、纤维化和肝硬化,所有这些都可恶化为急性酒精性脂肪性肝炎(ASH),死亡率高。3.尽管我们对ALD的发病机制了解越来越多,但治疗策略仍然很少。4

ALD的疾病过程是多层的,包括对肝细胞的直接乙醇毒性作用(例如,活性氧的出现),但也包括通过病原体相关分子模式(PAMPs;例如,脂多糖(lps))主要来源于肠道。5个6这些PAMPs能有效激活肝巨噬细胞(库普弗细胞),并促进由白细胞介素1β (IL-1β)、白细胞介素8和肿瘤坏死因子α (TNF-α)驱动的炎症反应。这些细胞因子因此吸引白细胞,从而促进肝损伤。7 - 10类似的情况似乎也发生在人类ALD中,因为患者表现出内毒素血症与肝损伤程度密切相关。11 - 13由于紧密连接的破坏,乙醇和乙醇衍生的代谢物(如乙醛)可能促进PAMPs的易位14日15肠道区隔化。16此外,越来越多的证据表明,微生物群调节对ALD的易感性。13 17 18与此一致,乙醇相关的生态失调会促进肝脏疾病和乳酸菌spp改善实验性ALD。月19 - 21日

Akkermansia muciniphila是一种革兰氏阴性厌氧共生菌,利用宿主来源的粘蛋白作为碳和氮源。22在健康的个体中答:muciniphila占粪便微生物群的1%到4%。23日24答:muciniphila促进高脂肪饮食小鼠粘液增厚和肠道屏障功能(即降低全身内毒素浓度)。25日26日我们的目的是确定乙醇消费对答:muciniphila老鼠和人类的丰度以及影响答:muciniphila实验性ALD的发展

材料与方法

人类研究

答:muciniphila定量分析ALD (ASH, n=21,年龄50.9岁±10.04或严重ASH, n=15)患者粪便样本中的丰度;年龄(55.1岁±11.95)20.非肥胖健康个体(n=16;年龄(41.1岁±2.6岁)。酒精患者的特征是:(1)过去一年每天酒精消耗量为50g乙醇;(2)肝活检显示存在嗜酸小体、肝细胞球状化、马洛里小体、中性粒细胞浸润、脂肪变性和纤维化。肝活组织检查由两名独立的盲法观察人员评分,以确定酒精性肝炎的特征(球囊性变性、坏死区域和浸润的多形核细胞(pmn))。广泛使用的计分系统27用于评价嗜酸体(0:无;1:≤1/小叶或结节;2: 1/小叶或结节),肝细胞澄清/气球化(0:无;1:不是在所有小叶/结节;2:所有小叶/结节),Mallory小体(0:无;1:≤1/小叶或结节;2:≥2/小叶或结节),中性粒细胞浸润(0:无;1:孤立或罕见;2:标记)。脂肪变性分为5个等级:0:无; 1: mild (1% to 5% of hepatocytes); 2: moderate (6% to 32%); 3: marked (33% to 66%); and 4: severe (67% to 100%). Fibrosis was determined by a modified METAVIR score270:无纤维化;1:中心周围和/或门静脉周围纤维化,无纤维间隔;2:中心周围和/或门静脉周围纤维化伴少量纤维间隔;3:纤维性隔多,无肝硬化;第四:肝硬化。将患者分为(非严重)ASH组:评分<6和bb0.2或评分≥6但无中性粒细胞浸润;重度ASH评分≥6分,中性粒细胞浸润评分≥1分。根据这些组织学特征,如前所述,将患者分为ASH或严重ASH。20.患者的粪便样本在其住院期间在法国的一个中心收集,并立即冷冻并保存在- 80°C。

老鼠实验

采用四种不同的实验性ALD模型,研究乙醇诱导的微生物变化及其对ALD的影响答:muciniphila补充。根据法律规定,所有实验都符合伦理原则。(1)为了研究乙醇对微生物群组成的影响,采用前文所述的10天急性-慢性酒精喂养模型对C57BL/6野生型(WT)小鼠进行治疗。28这些实验是在萨博实验室进行的。影响:研究…的影响答:muciniphila7 ~ 8周龄雌性WT小鼠饲喂Lieber-DeCarli饮食28 - 30含1-5 vol%(乙醇),可随意发酵15天。乙醇喂养或配对喂养的小鼠分别用答:muciniphila(1.5×109菌落形成单位(CFU)/200µl磷酸盐缓冲盐水(PBS))或载体(PBS),每隔一天用24号无不锈钢管灌胃,从第1天开始。(3)研究答:muciniphila在ALD中,小鼠用Lieber-DeCarli饮食喂养15天。肝损伤后第9天用丙氨酸转氨酶(ALT)测定证实;答:muciniphila政府(1.5×109CFU/200µl PBS)仅在第10、12和14天进行。(4)在急性乙醇中毒模型中,小鼠用答:muciniphila(1.5×109CFU/200µl PBS),每千克体重灌胃6 g乙醇前2天。乙醇灌胃8小时后处死小鼠。所有动物在放血和组织取样前均麻醉。在模型2-4中,小鼠在08:00至11:00之间收获。31

16S测序和生物信息学

直接从抽出的盲肠中收集盲肠粪便,并在- 80°C冷冻。使用粪便DNA提取试剂盒(Qiagen)按照制造商的建议提取DNA。Fadrosh之前描述的测序32在辛辛那提大学儿童医院医学中心完成。根据测序设备确定的质量指标,样本被排除在下游分析之外,并且由于测序数据不足,乙醇喂养组和成对喂养组各有一个样本被排除在外。序列数据用UPARSE处理,33和UTAX34从16S核糖体DNA (rDNA)读取数据生成可操作的分类单元表并进行分类分配。线性判别分析效应量(LEfSe)35对16S序列数据进行处理。采用非参数因子Kruskal-Wallis和秩检验和Wilcoxon秩和检验检验生物组间LEfSe差异的显著性。16S rDNA测序数据已存入国家生物技术信息中心基因库,登录号:KY571432- - - - - -KY572675

量化的答:muciniphila在病人的粪便中

细菌DNA通过使用Fast Prep均质机在硫氰酸胍裂解缓冲液中均质粪便获得。通过连续的纯化和沉淀提取出高质量的细菌DNA。36引物用于检测答:muciniphila基于16S rDNA基因序列:正向CAG CAC GTG AAG GTG GGG AC和反向CCT TGC GGT TGG CTT CAG AT。25检测使用Light cycle 480 (Roche Diagnostics, Basel, Switzerland),使用LC FastStart DNA Master SYBR Green I试剂盒(Roche Diagnostics),引物浓度为10µM,退火温度为60°C。然后将每个样本的循环阈值与标准曲线进行比较,该标准曲线是通过稀释基因组DNA制成的答:muciniphila(DSM 22959)从DSMZ购买。数据以毫微克表示答:muciniphila每克粪便中的DNA含量。

的培养答:muciniphila

的文化答:muciniphila民大T(CCUG 64013)从CCUG (Culture Collection, University of Göteborg, Sweden)获得,在厌氧条件下37°C生长在巧克力琼脂(Biomerieux, Marcy l 'Etoile, France)上。为了维持厌氧条件,使用GENbox和GENbox厌氧系统(Biomeriux)。在政府之前,答:muciniphila从琼脂板上刮下来,用无菌PBS稀释,在厌氧条件下保存,直到给药。26每只小鼠口服1.5×109CFU答:muciniphila.用无菌PBS作为对照。

统计分析

为了分析我们的数据,我们使用GraphPad PRISM 5 (La Jolla, California, USA)。未配对双尾Student’s t检验、Kruskal-Wallis检验后采用Dunn’s多重比较检验、单向方差分析后采用事后Newman-Keuls检验和Spearman相关检验。每种模式分别进行两次或两次以上的独立实验。结果显示为平均值±SEM。p<0.05认为差异有统计学意义。

关于材料和方法的进一步信息在网上提供补充材料

补充资料1

结果

乙醇消耗答:muciniphila丰富

随着肠道菌群调节对ALD的易感性,13 18 37 38我们旨在以公正的方式确定可能影响乙醇诱导的肝脏疾病过程的细菌种类。为此,我们将小鼠暴露于含有5%乙醇的Lieber-DeCarli饮食中,并对盲肠内容进行16S rDNA测序。我们在LEfSe中注意到,乙醇饲喂显著降低或增加了许多分类类群的丰度(图1一个,在线补充图1A)。字母表里的字母图1一个显示成对饲养的动物(绿色)或乙醇喂养的小鼠(红色)中显著丰富的分类(“p_”,门;“c_”类;“f”,家庭;o_,秩序;“g_”,属)。答:muciniphila所有高级分类,包括其Verrucomicrobia门,在成对饲养的动物中显著丰富(即乙醇饲养减少)。我们证实了这点答:muciniphila通过定量PCR从结对喂养小鼠的盲肠粪便和粪便(图1 b,在线补充图1B)。然而,乙醇刺激并没有限制答:muciniphila体外生长(见网上)补充图1C)。

图1

长期饮酒可减少粪便Akkermansia muciniphila数字。(A)利用LEfSe进行的分类丰度分析表明一个。嗜粘菌在对照组和乙醇喂养动物的盲肠中含量不同。右边所示的分类群在相应的组中有差异富集:红色(乙醇饲养)和绿色(配对饲养)。(B)量化答:muciniphila用qPCR测定盲肠内容物的数量。(C)量化答:muciniphila与健康对照组(n=16)相比,ASH患者(n=21)和重度ASH患者(n=15)的数量。(D) ASH严重程度与答:muciniphila数字。数据以mean±SEM表示,n:(A, B) EtOH feed =9;对美联储= 8。* p < 0.05;* * p < 0.01;***经Kruskal-Wallis检验、Wilcoxon秩和检验(A)、双尾Student’s t检验(B)、单因素方差分析、Newman-Keuls多重比较(C)和Spearman相关(D)检验,p<0.001。方差分析;ASH:酒精性脂肪性肝炎;EtOH、乙醇;LEfSe,线性判别分析效应大小; qPCR, quantitative PCR; sAH, severe alcoholic hepatitis.

然后,我们转向经组织学证实的人类ASH队列(见网上)补充表1和2)并分析粪便答:muciniphila浓度。我们发现粪便数量减少了答:muciniphila与健康对照相比(图1 c)。答:muciniphila丰度与组织学疾病严重程度(r= - 0.33, p=0018)呈显著间接相关(图1 d)。此外,我们将粪便联系起来答:muciniphila计数与临床参数呈负相关答:muciniphila纤维化(r= - 0.5, p=0.01)39并与高密度脂蛋白和低密度脂蛋白呈正相关(见网上补充表3)。

答:muciniphila可以预防实验性ALD

评估减少的影响答:muciniphila我们对WT小鼠进行了挑战,这些小鼠要么接受预处理,要么接受答:muciniphila或用一剂乙醇(图2一个)。pbs处理的WT小鼠出现肝损伤和炎症,表现为ALT升高(图2 b), IL-1β表达(图2 c)及中性粒细胞浸润(图2 d, E),分别。相比之下,答:muciniphila预处理的WT小鼠对急性乙醇性肝病(图2中)。

图2

对急性乙醇性损伤有预防作用Akkermansia muciniphila补充。(A)实验设计;箭头表示答:muciniphila管理。(B)血清ALT浓度。(C)通过qPCR检测IL-1β表达正常化为β-actin。(D、E) MPO的代表性图像及定量+基于肝脏MPO免疫反应性(棕色,用黑色箭头表示)的肝脏高倍视场细胞。数据表示为mean±SEM, n: (B-E) EtOH=11, EtOH+A。muc=12, Ctrl=5, Ctrl+A.muc=6。* p < 0.05;* * p < 0.01;***经单因素方差分析和纽曼-克尔斯多重比较(B-E), p<0.001。ALT,丙氨酸转氨酶;A.muc,Akkermansia muciniphila;方差分析;EtOH、乙醇;HPF,高功率场;IL-1β,白细胞介素1β;MPO、髓过氧物酶;PBS,磷酸盐缓冲盐水;qPCR,定量PCR。

下一步,我们评估是否补充答:muciniphila在慢性疾病模型中预防ALD我们将小鼠暴露于含5%乙醇的Lieber-DeCarli饮食15天并灌胃答:muciniphila每隔一天(图3一)。补充恢复答:muciniphila乙醇喂养的WT小鼠(图3 b)。乙醇喂养的WT小鼠表现出肝损伤的迹象,肝体重比(图3 c)、ALT水平升高(图3 d)和促炎细胞因子如TNF-α和IL-1β的表达显著增加(见在线补充图2A,B)。此外,经乙醇处理的WT小鼠表现出由髓过氧化物酶阳性(MPO)指示的肝脏炎症+)中性粒细胞浸润(图3 e, F)和脂肪变性(图3 g, H,在线补充图2C)。重要的是,答:muciniphila -治疗后的小鼠可免受肝损伤(图3 c, D), MPO的浸润+中性粒细胞(图3 e, F)和脂肪变性(图3 g, H)。炎症细胞因子的表达不明显降低(见网上)补充图2A,B, D-E)。Lieber-DeCarli 5%乙醇饮食不诱导肝细胞球囊、坏死体(数据未显示)或库普弗细胞活化(见网上)补充图2F)。

图3

治疗Akkermansia muciniphila防止实验性ALD(A)实验设计;箭头表示答:muciniphila管理。(B)答:muciniphila通过qPCR测定丰度。(C)肝体重比和(D)血清ALT浓度。(E、F) MPO的代表性图像及定量+基于肝脏MPO免疫反应性(棕色,用黑色箭头表示)的肝脏高倍视场细胞。(G和H)脂肪变性的生化和组织学评价,有代表性的油红o染色肝脏切片图片。数据表示为mean±SEM, n: (B-F) EtOH饲喂=10,EtOH饲喂+A。muc=10,配对饲喂=5,配对饲喂+A.muc=4。(G-H) EtOH馈入=13,EtOH馈入+A。muc=10, pair fed=5, pair fed+A.muc=6。* p < 0.05;* * p < 0.01;***经单因素方差分析及Newman-Keuls多重比较检验(B-H), p<0.001。ALD,酒精性肝病;ALT,丙氨酸转氨酶; A.muc,Akkermansia muciniphila;方差分析;EtOH、乙醇;HPF,高功率场;MPO、髓过氧物酶;qPCR,定量PCR。

补充与答:muciniphila改善已建立的ALD

接下来,我们测试是否答:muciniphila治疗可以用于治疗已经建立的ALD。为此,将WT小鼠暴露在Lieber-DeCarli饮食中15天,并且答:muciniphila第10天开始治疗(图4一)。此时,两组乙醇性肝损伤均可明显检测到,且具有可比性(图4 b)。值得注意的是,灌胃答:muciniphila改善了WT小鼠的肝损伤,表现为ALT水平降低(图4 c)。与此相一致,答:muciniphila -治疗小鼠肝脏IL-1β (图4 d),有降低TNF-α表达的趋势(见网上补充图3A),并显著减少MPO的浸润+中性粒细胞(图4E, F)。乙醇饲喂后脂肪变性增加,并在第3天呈保护趋势答:muciniphila补充小鼠(图4 g, H,网上见补充图3B)。

图4

Akkermansia muciniphila改善已建立ALD。(A)实验设计;箭头表示答:muciniphila管理。(B、C)治疗前(B)和治疗后(C)血清ALT浓度答:muciniphila补充。(D) qPCR检测IL-1β归一化为β-肌动蛋白的表达。(E、F) MPO的代表性图像及定量+基于肝脏MPO免疫反应性(棕色,用黑色箭头表示)的肝脏高倍视场细胞。(G和H)脂肪变性的组织学评估,有代表性的油红o染色肝脏切片图片。数据表示为平均值±SEM, n: (B-D;G-H) EtOH馈入=10,EtOH馈入+A。muc=10, pair feeding =4, pair feeding +A.muc=4;(E-F) EtOH馈入=15,EtOH馈入+A。muc=10,配对饲喂=4,配对饲喂+A.muc=4。* p < 0.05;* * p < 0.01;***单因素方差分析p<0.001,随后进行纽曼-克尔斯多重比较(B-H)。 ALD, alcoholic liver disease; ALT, alanine transaminase; A.muc,Akkermansia muciniphila;方差分析;EtOH、乙醇;HPF,高功率场;IL-1β,白细胞介素1β;MPO、髓过氧物酶;qPCR,定量PCR。

答:muciniphila恢复ALD患者的肠道屏障功能

接下来,我们探讨了假定的机制答:muciniphila防止ALD。我们排除了……的可能性答:muciniphila体外代谢乙醇(见网上)补充图4A)。与此相一致,我们检测了乙醇喂养的WT小鼠血液中的乙醇浓度,无论是否补充答:muciniphila在我们所有的ALD模型中(见在线)补充图4B-D)。我们也没有找到证据表明答:muciniphila治疗影响了肝脏中乙醇降解酶的表达(见网上)补充图4E-G)。此外,我们无法检测相关的答:muciniphila肝脏中的DNA,表明这种保护作用可能来自肠道补充图5H)。

图5

口服补充Akkermansia muciniphila恢复肠道屏障功能。(A和B) 15天后的粘液厚度定量答:muciniphila在慢性ALD模型中(C和D)通过周期性酸-席夫反应鉴定的结肠杯状细胞的定量。(E)体内肠通透性测定血清FD4(异硫氰酸荧光素葡聚糖4)水平。(F)慢性ALD模型血清脂多糖浓度。数据表示为mean±SEM, n:(A - e) EtOH喂入=10,EtOH喂入+A。muc=10,配对饲喂=5,配对饲喂+A.muc=4;(F) EtOH馈入=20,EtOH馈入+A。muc=11, pair fed=7, pair fed+A.muc=4。* p < 0.05;* * p < 0.01;***经单因素方差分析和纽曼-克尔斯多重比较(A-F), p<0.001。 ALD, alcoholic liver disease; A.muc,Akkermansia muciniphila;方差分析;EtOH、乙醇;有限合伙人,脂多糖。

改善代谢控制答:muciniphila在肥胖和2型糖尿病小鼠模型中,上皮表面粘液生成增加和屏障功能恢复是平行的。25 26 40由于肠道屏障决定了ALD的易感性,41-43我们评估了15天后酒精喂养的WT小鼠的肠道屏障完整性答:muciniphila补充。与配对喂养的WT小鼠相比,乙醇喂养破坏了黏液层,减少了粘膜厚度(图5 a, B)。与之相反,用答:muciniphila防止乙醇引起的黏液层破坏(图5 a, B)。这与产生黏液的杯状细胞数量增加有关答:muciniphila -治疗小鼠(图5 c, D)和增厚的粘蛋白2黏液层,这似乎是转录后调节的(见在线补充图5A-D)。

目的:进一步探讨答:muciniphila因此,我们采用异硫氰酸荧光素(FD4)在体内暴露于肠道粘膜并在血清中进行系统追踪的模型来量化肠道渗漏。肠答:muciniphila与对照组相比,添加乙醇的小鼠可减少全身FD4易位(图5 e),表明A.muciniphila确实促进了粘膜屏障功能。44当小鼠暴露于单次急性乙醇注射时,这种情况在较小程度上被观察到补充图5F)。与ALD患者肠道屏障功能恢复一致,我们观察到答:muciniphila治疗降低了乙醇喂养小鼠血清中的内毒素水平(图5 f),并倾向于在我们的治疗方法中减少LPS(见网上)补充图5G)。单次注射乙醇后,全身LPS浓度保持不变补充图5H)。

上皮间紧密连接影响肠上皮渗漏,对维持肠屏障完整性至关重要。45 46作为答:muciniphila为了防止乙醇诱导的肠道渗漏,我们评估了结肠组织中紧密连接蛋白的表达。乙醇喂养导致细胞表达降低Claudin-3Occludin,这是由答:muciniphila治疗(图6 a, B),而我们没有观察到任何差异Claudin-1带occludens-1表达式(数据未显示)。与此一致,我们检测了claudin-3和occludin在结肠上皮细胞中恢复的免疫反应性答:muciniphila -与乙醇喂养的对照组相比(图6氟)。

图6

Akkermansia muciniphila恢复上皮内屏障功能。(A)的折叠表达Cldn-3和(B)Ocld暴露于15天乙醇和Lieber-DeCarli饮食的小鼠结肠组织中(C和D)用代表性小鼠结肠共聚焦显微镜图像定量测定claudin 3的免疫反应性(绿色)。(E和F)小鼠结肠共聚焦显微镜代表性图像定量occludin免疫反应性(红色)。DAPI,蓝色。数据以mean±SEM表示,n:(A和B)喂入EtOH =5,喂入EtOH +A。muc=6, pair feed =5, pair feed +A.muc=5;(C-F) EtOH馈入=3,EtOH馈入+A。muc=6,配对饲喂=3,配对饲喂+A.muc=5。* p < 0.05;* * p < 0.01;***经单因素方差分析和纽曼-克尔斯多重比较(A-F), p<0.001。 A.muc,Akkermansia muciniphila;方差分析;Cldn-3,克劳丁3;DAPI 4’,6-diamidino-2-phenylindole;EtOH、乙醇;Ocld, occludin。

讨论

肠道菌群已经发展成为各种肝脏疾病的主要参与者,47最近的几项研究表明,肠道微生物群在ALD中起着重要作用。48在这里,我们用一种无偏倚的方法证明了乙醇的消耗会消耗肠道内的丰富度答:muciniphila。与此相适应,我们注意到减少了答:muciniphilaASH患者的丰度与肝脏疾病严重程度间接相关。口服补充答:muciniphila在急性和慢性实验环境中恢复肠道丰度并改善ALD。

在人类中,酒精摄入与肠道微生物改变有关,而生态失调似乎是ALD的驱动力。6 11 13 18 20ALD患者表现出拟杆菌门的丰度降低和变形菌门的丰度增加。13Llopis最近的研究表明,ASH患者的肠道菌群失调会促进ALD的发生。20.酒精性肝炎患者的生态失调的特点是增加双歧杆菌链球菌肠道菌leptum梭状芽胞杆菌Faecalibacterium prausnitzii都是公认的抗炎菌株49个50被降低了。将这种益生不良的人类粪便微生物群转移到无菌或常规饲养的小鼠中,会增加对ALD的易感性。20.我们现在证明共栖答:muciniphila(Verrucomicrobia门)在ASH患者和暴露于Lieber-DeCarli乙醇饮食的小鼠中显著减少。后一种观察结果分别在两个不同的实验室得到了16S rDNA核糖分型和PCR定量的支持。相比之下,使用不同实验方法的ALD研究显示出部分不同的结果答:muciniphila乙醇暴露后的数字。11 30 48乙醇消耗的机制答:muciniphila丰度目前还不为人所知。因为乙醇没有损害答:muciniphila体外生长,其他(如间接)机制答:muciniphila耗竭可能存在,这可能涉及到生态不良群落中的微生物相互作用。除了酒精的摄入,饮食也可能直接影响肠道答:muciniphila丰度;然而,我们无法在我们的ASH队列中收集饮食信息,这代表了我们研究的局限性。

最近的报告揭示了……的有益作用答:muciniphila关于宿主代谢。埃弗拉德显示出明显的减少答:muciniphila在WT小鼠高脂肪饮食和补充答:muciniphila改善代谢失调。25 51答:muciniphila膜蛋白Amuc_1100可能通过调节TLR2信号传导介导了这种保护作用。52与我们的研究类似,作者也证明了答:muciniphila恢复屏障功能。此外,在肥胖人群中答:muciniphila丰度与空腹血糖浓度、腰臀比和皮下脂肪细胞直径呈负相关。符合保护作用的答:muciniphila在代谢方面,肥胖患者明显答:muciniphila丰度从卡路里限制中受益匪浅。53证明了答:muciniphila补充载脂蛋白e缺乏小鼠对动脉粥样硬化有保护作用。26更具体地说,答:muciniphila可能通过恢复肠道屏障功能,预防动脉粥样硬化病变中系统性内毒素介导的炎症。答:muciniphila也改善急性和慢性高脂血症介导的增强低密度脂蛋白受体表达。54在ALD中,益生元(如植物提取物大黄)和乳酸菌SPP已被证明可以改善肝脏炎症和损伤。55-59然而,我们的研究是第一个直接证明的保护作用答:muciniphila在退化。更具体地说,答:muciniphila补充乙醇可减少乙醇引起的肝损伤、脂肪变性和MPO的浸润+嗜中性粒细胞,这对ALD至关重要。60

答:muciniphila在体外没有代谢乙醇,我们在血液中观察到类似的乙醇浓度答:muciniphila -与对照组相比。21我们已经证明了答:muciniphila保护免受乙醇暴露引起的屏障破坏。肠道屏障功能的改善体现在肠道渗漏减少,紧密连接蛋白的表达恢复和黏液层增厚答:muciniphila -治疗WT小鼠。与此一致,全身LPS水平在答:muciniphila -处理乙醇暴露的WT小鼠。由于肠道渗漏和脂多糖与ALD的发展有关,9日17我们的观察可能会提供一种解释答:muciniphila预防ALD作为答:muciniphila -处理过的小鼠也可以免受急性乙醇性损伤,但不改变我们手中的肠道通透性,其他机制答:muciniphila -调解保护可能已经到位。

基于这些数据,我们建议消耗答:muciniphila反映了ALD病理生理的早期事件,可能通过调节肠道屏障功能。乙醇诱导的恢复答:muciniphila口服补充的消耗可能是ALD患者的一种新的治疗选择。

致谢

我们感谢Cindy Hugot对这项研究的协助。

参考文献

脚注

  • CG和TEA贡献相同。

  • 贡献者CG与VW、FG、BE、LW、PL、DVW、BG、DC、SM、LM和AP一起设计、执行和分析了大部分实验。MD进行组织学分析,AMC、PM、RRG、ARM、GP、GS和TEA提供专业知识。CG和TEA准备了手稿。HT负责协调项目。

  • 资金这项工作得到了基督教多普勒研究协会的支持。HT由奥地利研究促进机构FFG的卓越计划(卓越技术能力中心)支持:血管老化研究中心,VASCage (K:项目编号843536)由德国联邦政府技术与创新部(BMVIT),德国联邦政府创新与技术部(BMWFW),德国联邦科学与技术部(BMWFW),德国科学与技术研究所(BMWFW),德国科学与技术研究所(Wirtschaftsagentur Wien)和德国标准研究所(Standortagentur Tirol)资助。TEA由奥地利科学基金(FWF) P 29379:B28和蒂罗尔科学基金(TWF) 0404/1812支持。GS和PL得到美国国家酒精中毒和酒精滥用研究所R01 AA017729的支持。

  • 相互竞争的利益没有宣布。

  • 出处和同行评审不是委托;外部同行评审。