一区 IF=9.225 | 云序生物细菌 sRNA 测序助力研究埃希氏菌对脂肪肝的促进作用
发布时间:2022-01-06 11:29 | 点击次数:
非酒精性脂肪肝病(Nonalcoholic fatty liver disease,简称 NAFLD)是一种压力诱导的代谢性肝损伤。在美国,NAFLD 已经成为引发肝移植需求的第二大肝脏疾病。NAFLD 常与肥胖相关的疾病相伴,例如***、II型糖尿病、代谢综合征等。然而,在亚洲人群当中,也存在很多不肥胖的 NAFLD 患者。先前已经有研究报道过肠道菌群与肥胖 NAFLD 患者之间的关系,而本研究则旨在揭示肠道微生物与非肥胖 NAFLD 疾病发生之间的关系。细菌小 RNA(Small RNA,简称 sRNA)是细菌中所表达的一类小分子 RNA,往往具有茎环空间结构,对细菌或宿主的基因表达起到调控作用。近年来,细菌当中的一类 miRNA 大小的 sRNA(miRNA-sized, small RNA,简称msRNA)在细菌和宿主之间所扮演的信息传递角色开始受到关注。本论文的作者就在 Escherichia fergusonii 这种细菌中发现了一个 msRNA 23487,可以促进宿主细胞的脂质积累,进而导致非酒精性脂肪肝病(NAFLD)的发生。云序生物有幸参与了此项研究中的细菌 sRNA 测序实验和数据分析。
发表期刊:Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology(IF=9.225)
作者院校:上海交通大学医学院附属新华医院
技术路线图
1.肠道菌群中埃希氏菌属的比例,在 NAFLD 患者中高于健康志愿者;
2.肠道菌群中埃希氏菌属的比例,在健康志愿者、超重(但未达到“肥胖”标准)患者、肥胖患者当中递增;
3.肠道菌群中埃希氏菌属的比例,在健康志愿者、轻度脂肪肝(Nonalcoholic fatty liver, NAFL)、重度脂肪肝炎症(Nonalcoholic steatohepatitis, NASH)患者当中递增;
4.肠道菌群中埃希氏菌属的比例,在健康志愿者、肝组织无纤维化的患者、肝组织纤维化的患者当中递增。
针对埃希氏菌属和 NAFLD 病症严重程度进行的 Spearman 相关分析也证明,二者之间确实存在正相关关系。
以上这些大鼠实验的结果均可说明,埃希氏菌属中的 Escherichia fergusonii 可引发非肥胖 NAFLD 的病理特征。
图2 E. fergusonii喂食组大鼠的肝脏解剖学特征、肝细胞气球样、脂肪积累现象与高脂高胆固醇喂食的大鼠肝脏相似。
大鼠实验:Escherichia fergusonii 可导致部分大鼠患上 NASH
非酒精性脂肪肝炎(Nonalcoholic steatohepatitis, NASH)是 NAFLD 的恶化形式。高脂高胆固醇喂食的大鼠表现出了典型的脂肪肝炎病症,包括纤维化水平上升、谷草转氨酶和谷丙转氨酶水平上升、ROS 水平上升等。在10 只高脂高胆固醇喂食的大鼠当中,有 7 只的肝组织纤维化分数>1。而在 E. fergusonii 喂食的 10 只大鼠当中,有 2 只的肝组织纤维化分数>1,另有 2 只大鼠的肝脏有明显的肝小叶炎症反应,因此共计有 4 只大鼠患上了 NASH,也即重度的 NAFLD。由此可见,E. fergusonii 可以导致数量可观的一部分大鼠患上重度 NAFLD。在肝脏组织的基因表达水平上,qPCR 实验结果显示,E. fergusonii 喂食的大鼠在从头脂质合成(de novo lipogenesis)相关基因方面,表现出高表达的特征;而脂肪酸氧化、脂质周转、酮体生成、胆酸合成等相关的基因的表达则出现下降。其中,一个脂肪酸吸收、胆酸合成以及甘油三酯周转(triglyceride turnover)的关键调节基因 Pparα(Peroxisome proliferator-activated receptor α)的表达下降明显。
图5 E. fergusonii 喂食的大鼠的从头脂质合成相关基因表达上调(上方图);而脂肪酸氧化、脂质周转、酮体生成、胆酸合成等相关的基因的表达下调(下方图)。
miRanda 软件预测显示,PPARα 可能是 msRNA 23487 的靶基因。先前的大鼠实验中,E. fergusonii 喂食的大鼠的肝脏中,Western Blot 实验显示 PPARα 蛋白表达水平相比对照组确实有下降。为了验证这一现象,研究者向两个人类肝*细胞系 Huh7 和 HepG2 转染了 msRNA 23487 类似物,结果 PPARα 蛋白水平果然相比对照组有下降。先前已有研究发现,肝脏中的 PPARα 对于维持身体中脂肪酸的稳态具有重要作用,可以保护人体免于患上 NAFLD。在本研究中,msRNA 23487 转染的细胞系当中,果然在棕榈酸培养的环境中,积累了相比对照组细胞更多的脂质。综上可以得出结论,msRNA 23487 通过下调 PPARα 蛋白表达水平,促进了肝脏的脂质积累。
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