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粪便微生物移植(FMT):调节肠黏膜自噬缓解肠道损伤

2019-06-18
中科新生命
2809

肠道微生物在人类和动物的健康中扮演着重要角色,健康的肠道微生物有着稳定的微生物群落组成和功能以及良好的适应外部扰动能力,肠道微生物失调会引起很多复杂的疾病,例如:代谢疾病,免疫疾病,肠胃疾病及精神疾病。近年来,粪便移植(Fecal microbiota transplantation,FMT)因为成功用于CDI和IBD疾病的治疗而广受关注。虽然FMT呈现出非常好的效果,但是FMT在受体中的功能依旧不够清晰。此外,目前尚不清楚FMT是否通过肠道微生物结构改变引起宿主生物体一系列变化而发挥有益作用。因此,迫切需要研究受体在进行FMT后对健康和疾病的响应。

本期,为大家带来一篇客户文献,该文献是来自浙江大学韩新燕团队在mSystems上发表的一项最新研究:Fecal MicrobiotaTransplantation Beneficially Regulates Intestinal Mucosal Autophagy andAlleviates Gut Barrier Injury。该文结果表明粪便微生物移植(FMT)会引发肠粘膜保护性自噬并减轻E. coli K88感染引起的肠屏障损伤。其结果为使用FMT作为肠道微生物调节的可行治疗方法提供理论基础。其中,中科新生命提供了肠道粘膜蛋白质组学检测及生物信息学分析服务。

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文献小笔记

 

 

 

 

 

 

粪便微生物移植(FMT)正向调节肠黏膜自噬和减轻肠道屏障损伤

mSystems IF=5.75

在此研究中,作者利用小猪模型从粘膜蛋白质组的角度分析了外源性粪便微生物对肠功能的影响,并且对差异表达的蛋白进行验证;利用宏基因组学分析了接种FMT后小猪肠道微生物的群落演替;同时也利用代谢组学分析了小猪在进行FMT后代谢层面的变化。

研究结论

 

1. 通过蛋白质组学分析,发现FMT处理组差异表达的蛋白参与了能量代谢、脂代谢、氨基酸代谢等进程,同时这些蛋白也参与粘膜自噬、氧化应激和炎症反应等生理过程。WB结果表明FMT处理组中肠黏膜蛋白中FoxO1a,FoxO3a, GABARAP, LC3B, Atg7, and SOD2表达量较对照组高(图 1)。

图1

 

图1 差异蛋白及关键蛋白WB分析和统计学分析(P<0.05, n=3)

2. 宏基因组结果表明,小猪在接种FMT后通过抑制有害细菌增殖和提升有益菌水平从而改造小猪肠道微生物的多样性化。作者使用PICRUSt进行肠道微生物群的功能宏基因组学预测。 KEGG 3级的通路富集显示,处理组在亚油酸代谢、果糖和甘露糖代谢以及赖氨酸的生物合成和双酚降解中涉及的预测途径富集水平较高(P <0.05)。 此外,处理组生物素代谢途径的富集水平显着降低(P≤0.05)。同时预测到亚油酸代谢的富集可以促进肠道屏障的完整性。

3. 代谢组结果表明在E. coli K88处理组和FMT处理组的结肠腔内检测到58种代谢物存在差异,多种氨基酸,乳酸,琥珀酸等代谢物的增加预示FMT可以有效的减缓肠屏障损伤和促进肠屏障的完整性。

4. E. coli K88感染小猪的小肠绒毛被大面积的损伤,伴随着肠绒毛萎缩,发炎和绒毛变钝,通过接种FMT,提升了小肠通透性,同时肠黏膜蛋白和肠黏膜结合蛋白的量有显著的增加,得以帮助有效缓解E. coli K88感染带来的各种症状。

5. 综合蛋白质组学,16s RNA测序,代谢组学和肠道形态学的结果,接种FMT可以引起肠道粘膜保护性自噬并且通过肠道微生物菌群改变减缓肠道损伤。

图2

 

图 2 该文献主要结果

总结

1. 肠道微生物是目前非常热的一个研究方向,国内外都有很多人从事肠道微生物相关的研究。许多重磅级研究已经证实肠道微生物与代谢性疾病、心血管疾病、肠道疾病、神经系统疾病、肝脏疾病等多种疾病的发生发展密切有关,因此精准医疗下的研究也离不开对肠道微生物的研究。

2. 肠道微生物结构和功能的复杂性以及肠道微生物与本体之间的互作有非常多的研究方向,如何确定一个研究方向并且进行深入的研究,这篇文献为大家提供了思路。利用外源接种粪便微生物引起本体肠道菌群的变化并且利用多组学联合的方法从基因层面,蛋白层面和代谢层面对各种表型进行深入研究和预测,从而得到通过调节肠道微生物可以治疗疾病的可行性理论。

3. 文章采用了16s+蛋白质组+代谢组的多组学联合分析方法。多组学联合分析通过对不同层面的表达水平分析,实现对蛋白质/基因及代谢物的全谱分析,同时实现从原因和结果两个方向来探究生物学问题,相互间的验证作用更明显。中科新生命研发了完整的肠道微生物解决方案,可以提供宏基因组,蛋白质组,代谢组的多层次分析,更有其他多组学分析服务欢迎咨询~