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BB贝搏ballbet官网平台 - Nature Metabolism | 肠道粪副拟杆菌增强BCAAs分解代谢预防心血管损伤
加载中... 日期:2023-01-28

血汗管疾病(CVD) 每一年在全球造成约1700多万人灭亡,动脉粥样硬化是CVD的重要缘故原由,其病发机制繁杂,缺少针对于性的医治药物以及手腕。最近几年来,肠道菌群及其代谢物在血汗管疾病中的要害作用正逐渐被摸索以及阐明,某些肠道微生物衍生的代谢物显示出抵挡或者促成动脉粥样硬化的作用,中科院微生物所刘雄伟以及刘双江团队发明口服灵芝萜类衍生物(GMD)能经由过程提高肠道共生菌–粪副拟杆菌的程度,加强肠道支链氨基酸(BCAAs)分化代谢,并调治动脉斑块中BCAAs激活的mTORC1通路,从而改良由高脂饮食引诱的ApoE / 小鼠的动脉粥样硬化,相干研究结果揭晓于《Nature Metabolism》。GMD处置惩罚有用减缓高脂喂养的ApoE / 小鼠动脉粥样硬化将高脂喂养的ApoE / 小鼠分组并别离口服GMD (5 mg/kg或者10 mg/kg)、阿托伐他汀(10 mg/kg)或者空缺比照9周;并以正常饲料喂养的C57BL/6J小鼠作为比照,成果显示,与模子组ApoE / 小鼠比拟比拟,GMD医治后,总胆固醇程度(TC),低密度脂卵白胆固醇(LDL- c),总甘油三酯(T-TG)以及游离脂肪酸(FFA)均显著降低。快速卵白液相色谱(FPLC)对于血浆脂卵白组分阐发发明,比照组中,极低密度脂卵白(VLDL)、中密度脂卵白(IDL)以及LDL组分中,甘油三酯增长,而GMD或者阿托伐他汀医治显著降低这三组中的甘油三酯含量。已经报导,氧化低密度脂卵白(ox-LDL)及其终极产品丙二醛(MDA)、高敏c反映卵白(hs-CRP)以及脂多糖(LPS)的孕育发生与动脉粥样硬化的进展相干。与比照组比拟,GMD处置惩罚组小鼠血浆ox-LDL以及MDA程度、hs-CRP以及LPS程度显著降低,血浆中肿瘤坏逝世因子(TNF)-α以及白细胞介素(IL)-1β的程度也显著降低。用多普勒超声检测自动脉弓分支以及心脏流出道的血流以及厚度,发明与比照组比拟,GMD处置惩罚组的上述指标有显著改良。并且,与HFD喂养的ApoE / 小鼠比拟, GMD处置惩罚的自动脉根部病变以及总自动脉病变面积显著削减,GMD能有用降低坏逝世焦点区域,增长自动脉斑块胶原卵白含量。综上,GMD具备精良的抗动脉粥样硬化疗效(图1)。图1 | GMD处置惩罚的HFD-ApoE / 小鼠动脉粥样硬化削减GMD调治HFD喂养的ApoE / 小鼠肠道菌群网络小鼠粪便样本举行16S rRNA测序阐发,成果显示, GMD处置惩罚组以及比照组的α-多样性无显著差异;而β-多样性阐发显示肠道菌群的构成以及品貌存在显著差异;LEfSe阐发显示,模子中组中Deferribacteraceae科、Desulfovibrionaceae科、Ruminiclostridium属、Bilophila属、Anaerotruncus属、Oscillibacter属以及Helicobacter bilis种显著富集,而在GMD处置惩罚组中,Tannerellaceae科、Akkermansiaceae科、Parabacteroides属、Akkermansia属、Roseburia属以及Parabacteroides merdaede种, Bacteroides acidifaciens种以及Bacteroides种显著富集。经由过程PICRUSt2猜测KEGG通路的相对于品貌,并经由过程LEfSe确定GMD医治后的功效变化,成果显示,GMD处置惩罚组中BCAA降解以及氨基酸代谢通路显著富集。相似度百分比(SIMPER)阐发量化了显著变化的前8个物种对于两组差异的孝敬,成果显示,经GMD处置惩罚后,粪副拟杆菌品貌升高420倍,并被确定为GMD引诱肠道菌群变化最年夜的因素。经由过程共现收集、桑基图以及热图阐发证明,肠道菌群在粪副拟杆菌属中富集(图2)。作者比力了公然的中国CVD行列步队以及康健行列步队的肠道宏基因组数据集,成果显示,与康健比照者比拟,中国行列步队中CVD患者的粪副拟杆菌显著降低。此外,一项基于欧洲的CVD行列步队阐发显示,与康健比照组比拟,CVD患者中粪副拟杆菌品貌降低,而BCAAs程度升高;而他汀类药物医治并未转变肠道中粪副拟杆菌的品貌。图2 | GMD介导HFD喂养的ApoE / 小鼠肠道菌群变化粪副拟杆菌可削弱ApoE / 小鼠的动脉粥样硬化病变将粪副拟杆菌活菌、热灭活的粪副拟杆菌或者PBS灌胃给HFD喂养的ApoE / 小鼠4周。成果显示,粪副拟杆菌显著改良了ApoE / 小鼠的动脉粥样硬化迹象,致使HFD引诱的体重增长显著降低,血浆TC、T-TG以及LDL-C的程度显著降低;自动脉根病变面积、自动脉斑块区域脂肪沉积、坏逝世焦点区域显著降低,自动脉斑块胶原卵白程度显著升;血浆LPS、ox-LDL、hs-CRP以及肝脏脂肪变性程度降低。而热灭活的粪副拟杆菌对于体重增长、高脂血症以及病变面积无影响,仅hs-CRP略有降低。qPCR测定粪副拟杆菌肠道定植量,成果显示,ApoE / 小鼠粪便中粪副拟杆菌的相对于品貌显著增长。粪副拟杆菌处置惩罚组以及模子组α-多样性无显著差异;β-多样性阐发提醒在属以及种程度上两组存在显著差异,与GMD的成果一致。粪副拟杆菌定植显著增长了HFD的ApoE / 小鼠中Akkermansia以及Parabacteroides的品貌,并加强了PICRUSt2猜测的与缬氨酸、亮氨酸以及异亮氨酸降解有关的通路(图3),并进一步在广谱抗生素医治的ApoE / 小鼠中验证,发明肠道共生菌P. merdae对于ApoE / 小鼠动脉粥样硬化的掩护作用,从而验证了来自人肠道的P. merdae有望作为下一代益生菌的潜力。图3 | 粪副拟杆菌灌胃削减动脉粥样硬化斑块形成粪副拟杆菌对于肠道中BCAAs的降解BCAAs可以在肠道中转化为支链短链脂肪酸(BSCFAs)。对于GMD或者粪副拟杆菌处置惩罚的HFD喂养的ApoE / 小鼠举行BCAAs以及SCFAs的靶向代谢组检测。成果显示,GMD或者粪副拟杆菌处置惩罚后,粪便BSCFAs(包孕异丁酸、异戊酸以及2-甲基丁酸)显著增长,粪便以及血浆中BCAAs削减,注解GMD以及粪副拟杆菌对于肠道中BCAA降解的影响。为了证明粪副拟杆菌对于BCAAs的分化能力,对于粪副拟杆菌举行体外造就,检测造就后的BSCFAs程度,成果显示,在孵育24小时后检测到异丁酸、异戊酸以及2-甲基丁酸,验证了粪副拟杆菌将BCAAs转化为BSCFAs的能力。为了确定粪副拟杆菌中BCAAs相干的代谢路子,举行泛基因组阐发以辨认已经知以及假设的基因。已经报导,在梭状芽孢杆菌中,porA基因可催化BCAAs转化为BSCFAs,该基因被用作查询序列,从粪副拟杆菌基因组中鉴定出一个porA同源基因。此外,阐发中国动脉粥样硬化CVD行列步队肠道菌群中porA同源基因的品貌,成果注解,与康健比照者比拟,动脉粥样硬化患者的肠道菌群中的粪副拟杆菌以及porA基因显著削减,且porA基因品貌与粪副拟杆菌的相对于品貌呈正相干。随后,构建敲除了porA的粪副拟杆菌突变株(PMΔPorA),靶向代谢检测成果注解,敲除了porA后,BCAAs没法转化为BSCFAs(图4)。图4 | 粪副拟杆菌促成肠道BCAAs分化代谢将PMΔPorA菌株或者野生型菌株(PMWT)接种给HFD喂养的ApoE / 小鼠,以探究porA基因依靠的BCAA降解是否影响粪副拟杆菌的抗动脉粥样硬化作用。在porA基因的缺掉不影响粪副拟杆菌定植能力环境下,与接种野生比照组比拟,接种敲除了porA的粪副拟杆菌的小鼠的血浆以及粪便BCAAs程度显著升高,且自动脉根病变面积、斑块脂肪沉积、体重增长、血浆脂质(TC、T-TG以及LDL-C)、LPS、ox-LDL、hs-CRP、TNF-α、IL-1β以及IL-6均未改良。提醒粪副拟杆菌在医治肥胖相干动脉粥样硬化方面的潜力,注解porA调治的肠道BCAAs分化代谢是粪副拟杆菌抗动脉粥样硬化作用的潜在机制。图5 | 粪副拟杆菌加强BCAAs降解可削弱动脉粥样硬化斑块的形成粪副拟杆菌对于mTORC1旌旗灯号通路的按捺作用肥胖、胰岛素抵挡以及轮回BCAAs与动脉粥样硬化进展呈正相干。血糖及葡萄糖耐量成果显示,HFD喂养的ApoE / 小鼠接种野生型粪副拟杆菌后,高血糖以及葡萄糖耐量显著改良,而接种敲除了porA的突变粪副拟杆菌则未能改良血糖。已经报导,高卵白饮食会促成动脉粥样硬化以及病变,同时伴有轮回亮氨酸程度的增长以及斑块巨噬细胞中mTORC1旌旗灯号的激活。经由过程免疫荧光染色PMΔPorA或者PMWT处置惩罚的小鼠自动脉根,比力动脉粥样硬化斑块巨噬细胞中mTORC1通路的激活,此中下流靶核糖体卵白S6 的磷酸化标记着mTORC1的激活。成果显示,与接种野生型粪副拟杆菌小鼠比拟,接种敲除了porA的粪副拟杆菌的小鼠组的斑块S6的磷酸化(pS6)显著增长,mTORC1通路激活加强。为了解除已经报导的其他mTORC1引诱剂的影响,靶向代谢组检测17种血浆氨基酸的程度,成果显示,在PMΔPorA以及PMWT处置惩罚的小鼠之间,除了BCAAs外的其他氨基酸程度均无差异。是以,BCAAs激活的mTORC1通路的调控有助于粪副拟杆菌抗动脉粥样硬化的功能(图6)。图6 | 粪副拟杆菌降解肠道BCAAs调治mTORC1旌旗灯号GMD以及粪副拟杆菌对于HCD喂养的ApoE / 小鼠的影响为了扩展GMD以及粪副拟杆菌的运用,进一步研究GMD以及粪副拟杆菌在高胆固醇饲料(HCD)喂养的ApoE / 小鼠模子中的作用。成果注解,GMD在HCD喂养的ApoE / 小鼠中的抗动脉粥样硬化作用远弱于HFD喂养的ApoE / 小鼠,且粪副拟杆菌活菌灌胃HCD喂养小鼠则无医治作用,猜度HFD喂养的ApoE / 小鼠与HCD喂养的ApoE / 小鼠在病理以及心理上的差异,出格是在肥胖、血浆BCAAs以及胰岛素抵挡方面的差异,可能决议了GMD以及粪副拟杆菌抗动脉粥样硬化的疗效。GMD以及肠道共生的粪副拟杆菌能有用减缓肥胖相干动脉粥样硬化小鼠模子中的动脉粥样硬化病变,人肠道P. merdae被以为是预防CVD的潜在益生菌。小结GMD因此从几种灵芝蘑菇中分散获得的灵芝霉素I为根蒂根基合成的美萜衍生物,本研究中,经由过程给HFD喂养的ApoE / 小鼠口服GMD或者粪副拟杆菌活菌可以削减动脉粥样硬化病变,加强肠道BCAAs降解。BCAAs的降解是由粪副拟杆菌中表达的porA基因介导的。敲除了粪副拟杆菌的porA基因则削弱其降解BCAAs的能力,致使对于动脉粥样硬化无效;机制上,粪副拟杆菌经由过程促成BSAAs的微生物降解调治动脉斑块中BCAAs激活的mTORC1通路,阐扬因果性抗动脉粥样硬化作用。本研究展现了GMD以及肠道共生菌粪副拟杆菌对于肥胖相干性动脉粥样硬化的医治作用,并展现了肠道菌群驱动的BCAAs分化代谢在维持机体血汗管康健方面的主要作用。参考文献Gut Parabacteroides merdae protects against cardiovascular damage by enhancing branched-chain amino acid catabolism. Nature Metabolism. 2022.请扫描二维码浏览原文绘谱帮你测本研究经由过程口服GMD或者活粪副拟杆菌、构建基因敲除了等干涉干与手腕,经由过程16S测序、支链氨基酸以及短链脂肪酸、17种氨基酸的靶向代谢组检测等,展现GMD以及粪副拟杆菌对于肥胖相干性动脉粥样硬化的医治作用及机制。本研究中触及的支链氨基酸、短链脂肪酸、氨基酸检测及16s 测序等麦特绘谱都可提供相干检测方案,此外公司还拥有业内强盛的Q600全定量代谢组、Q300全定量代谢组、Q200宏代谢组和菌群相干的16S rDNA测序以及宏基因组等要领,并提供代谢组学一站式总体解决方案,独家的检测技能、周全的数据陈诉和专业的售后切磋,助力您的科研摸索之路不停立异以及冲破。详情接待咨询麦特绘谱热线400-867-2686,获取具体资料!往期保举