文献解读 | 西方饮食破坏肠道菌群增加坏死性胰腺炎死亡率

发布时间：

2022-12-12 16:07

导读

急性胰腺炎（acute pancreatitis, AP）的发病原因及严重程度和胆汁酸刺激、严重的高甘油三酯血症、乙醇和溶血有关。

与健康个体相比，急性胰腺炎患者肠道菌群更容易受到影响，使得肠道通透性增加和肠道菌群发生改变，并继发微生物感染。肥胖是胰腺感染和炎症增加（不良）而导致不良后果的危险因素，但其机理尚不清楚。

2020年9月，阿姆斯特丹大学Fons F van den Berg研究团队在《Gut》（IF=19.819）杂志上发表了题为“Western-type diet influences mortality from necrotising pancreatitis and demonstrates a central role for butyrate”的研究论文，揭示了西方饮食破坏肠道微生物群对坏死性胰腺炎死亡率和细菌传播的影响，以及丁酸盐的消耗及补充在坏死性胰腺炎的发病过程中起着重要作用。文中使用的坏死性胰腺炎小鼠模型建模方法和多组学联合分析并回归临床的研究方法值的学习和借鉴。

研究材料：

·动物实验

6周龄C57BL/6小鼠，标准饮食（SD）或西方饮食（WD）喂养4周，构建急性坏死性胰腺炎（ANP）模型，生理盐水（VEH）作为对照；盲肠组织样本（CE-T）、盲肠内容物（CE-C）。

·坏死性胰腺炎小鼠模型构建方法：

小鼠麻醉开腹，十二指肠降部左翻使用缝合线固定，暴露十二指肠-胰腺交界处的Vater乳头，近十二指肠处刺穿后将带有输液管、输液泵的导管通过Vater乳头进入总胆管，进入胆管 1 mm结扎固定，同时夹闭肝门处胆管，逆行注入含有不同浓度的牛磺胆酸钠。

·技术方法：16S rRNA测序，非靶代谢组，短链脂肪酸靶向代谢组

·实验路线图：

研究结果：

1.表型分析：西方饮食增加ANP小鼠的死亡率和炎症

将牛磺胆酸（TA）注入胰腺导管可诱发WD喂养的小鼠的ANP和死亡率，同时血液和胰腺的培养结果表明在WD+ANP小鼠中存在明显的全身感染。

图1：西方饮食会增加ANP小鼠的死亡率和炎症

2.16S测序分析：解析ANP小鼠肠道菌群的组成

与WD+VEH和SD+ANP小鼠相比，WD+ANP小鼠的盲肠内容物和盲肠组织微生物群组成发生了显著变化；相反，用SD喂养的小鼠在进行相似处理后没有显著差异。

WD+ANP小鼠肠道微生物群的特征是多样性丧失，埃希氏菌属（Escherichia）/志贺氏菌属（Shigella）大量繁殖。

图2：ANP小鼠肠道菌群的组成分析

3、表型微阵列+非靶向代谢组学+SCFA靶向代谢组学分析：盲肠微生物群在WD+ANP小鼠中功能受到破坏。

进一步使用表型微阵列分析研究了盲肠微生物群落利用碳源的能力及其对抗菌化合物的敏感性，结果与基于16S rRNA的成分数据一致，表明在有氧条件下WD+ANP小鼠的肠道微生物种群中的代谢呼吸加快。

图3：ANP小鼠肠道菌群的表型微阵列分析

针对短链脂肪酸（SCFA）的靶向代谢组学分析表明，与SD胰腺炎小鼠相比，WD胰腺炎小鼠盲肠中醋酸盐和丁酸盐明显减少，伴随着盲肠微生物群的组成和功能的深刻变化，其特征是丁酸盐、氨基酸和碳水化合物的显著减少。

图4：ANP小鼠盲肠组织SCFA靶向代谢组检测

4、肠道微生物功能研究

（1）抗生素处理导致WD胰腺炎小鼠肠道中大肠杆菌的耗竭，并降低了WD+ANP的死亡率。

图6：抗生素耗竭菌群实验

（2）粪便微生物菌群移植（FMT）增加ANP小鼠的死亡率和细菌传播。

（3）口服和腹膜内注射丁酸盐可降低ANP小鼠的死亡率和大肠杆菌传播。

5、文章升华亮点：回归临床分析

16S测序分析了胰腺炎患者和健康人的粪便微生物群，发现与健康受试者相比，急性胰腺炎患者表现出希氏菌属/志贺氏菌属和链球菌属增多，而产丁酸盐菌株减少。

图7：临床样本的16S测序分析

结论

本研究通过逆行性胰胆管牛磺酸钠灌注构建胰腺炎模型，是一种经典的重症急性胰腺炎模型构建方法，胆汁反流进入胰腺胆管，胰腺腺细胞酶原激活引发组织自我消化和炎症反应，主要表现为胰腺坏死，累及肾、肺、肝、肠等器官。该模型稳定性好重复性高，与临床上患者在胰腺的病理形态学上变化相近。

利用16S rRNA测序、非靶和靶向代谢组学技术，阐明饮食及其与肠道菌群的相互作用可对ANP的病程和预后产生深远影响。西方饮食喂养通过增加细菌的传播加剧了实验性急性坏死性胰腺炎，并通过消耗短链脂肪酸改变了肠道的代谢特性。在以西方饮食喂养的胰腺炎小鼠的微生物群中，大肠杆菌占主导地位，选择性革兰氏阴性去污可减轻革兰氏阴性细菌的繁殖，但反过来会增加革兰氏阳性细菌的传播。在急性坏死性胰腺炎小鼠模型中，粪便微生物群移植可增加细菌传播和死亡率。相比之下，丁酸盐的补充可减轻小鼠的疾病进展，表明对急性胰腺炎患者进行预防性丁酸盐治疗是预防这种潜在致命性疾病进展的潜在策略。

主办 | 艾菱菲市场营销部

监制 | 时时

总编 | 柠檬

投稿 | 太阳风

编审 | 扁舟子

编辑 | 柠檬