2021年12月9日，美國胃腸病學(xué)會(huì)主辦的國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞與分子胃腸和肝臟病學(xué)》（Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology，IF 9.225）在線發(fā)表了上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院消化內(nèi)科/上海市小兒消化與營養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室范建高教授團(tuán)隊(duì)有關(guān)腸道菌群與非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的又一項(xiàng)重要研究成果，“Escherichia fergusonii promotes nonobese nonalcoholic fatty liver disease by interfering with host hepatic lipid metabolism through its own msRNA 23487”。

該研究首次證實(shí)弗格森埃希菌（Escherichia fergusonii）在普通飲食飼養(yǎng)大鼠NAFLD發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，并通過體內(nèi)外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)弗格森埃希菌的作用機(jī)制部分是通過其分泌msRNA（miRNA-sized small RNAs) 23487、抑制肝臟過氧化酶體增殖物激活受體PPARα表達(dá)等機(jī)制，誘發(fā)肝細(xì)胞脂肪變、氣球樣變，甚至肝臟炎癥損傷和纖維化。

文中的16s rRNA微生物多樣性檢測由歐易生物提供技術(shù)支持。

?研究背景?

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是與遺傳易感和胰島素抵抗密切相關(guān)的慢性代謝應(yīng)激性肝病，NAFLD及其嚴(yán)重類型非酒精性脂肪性肝炎（NASH）現(xiàn)已成為全球第一大慢性肝病，與當(dāng)前全球肝硬化和肝細(xì)胞癌發(fā)病及病死人數(shù)逐年增加密切相關(guān)，有效防治NAFLD特別是NASH有望減輕全球沉重的肝臟疾病負(fù)擔(dān)。高達(dá)50%的NAFLD患者并不肥胖，19%的NAFLD患者體重指數(shù)在正常范圍（瘦人脂肪肝），非肥胖或瘦人NAFLD與肥胖相關(guān)脂肪肝患者同樣有較高比例的NASH和進(jìn)展性肝纖維化；為此，需要加強(qiáng)非肥胖/瘦人NASH的發(fā)病機(jī)制、無創(chuàng)診斷及新藥干預(yù)靶點(diǎn)的研究。

?研究結(jié)果?

1、埃希氏-志賀氏菌屬（Escherichia-Shigella）與NAFLD疾病嚴(yán)重程度有關(guān)

為了確定NAFLD和NASH是否與腸道微生物組成的改變有關(guān)，收集健康對照(n=25)和NAFLD患者(n=29)的糞便樣本進(jìn)行了16S rRNA測序。PLS-DA顯示，與健康對照組相比，NAFLD患者的腸道菌群組成發(fā)生了顯著變化(Figure 1B)。在門或?qū)偎缴系南鄬ωS度顯示了NAFLD患者腸道微生物群的改變。NAFLD組的埃希氏-志賀氏菌屬（Escherichia-Shigella）的相對豐度值明顯高于健康人群組。與健康對照組相比，非肥胖NAFLD患者埃希氏-志賀氏菌屬的相對豐度顯著增加(Figure 1F)，表明埃希氏-志賀氏菌屬可能在非肥胖NAFLD的發(fā)展中發(fā)揮致病作用。Spearman相關(guān)分析顯示，埃希氏-志賀氏菌屬的相對豐度與肝炎癥(Adj R2=0.244, P < 0.0001)和纖維化(Adj R2=0.309, P < 0.0001)的發(fā)生有關(guān)(Figure 1G)。

圖1 Escherichia-Shigella與NAFLD患者的疾病嚴(yán)重程度相關(guān)

2、Escherichia fergusonii改變了大鼠腸道微生物組

在大腸桿菌屬中已鑒定出7種，其中Escherichia fergusonii是一種罕見的可同時(shí)感染人和動(dòng)物的病原菌。采用fergusonii口服灌胃大鼠來研究其對大鼠腸道微生物組和生物學(xué)功能的影響。在門水平上，Escherichia fergusonii處理增加了Proteobacteria的相對豐度，降低了Bacteroidetes的相對豐度(Figure 2D)。LEfSe分析確定了一些最有可能解釋組間差異的菌群(Figure 2E)。PICRUSt功能分析表明，與脂質(zhì)合成和代謝相關(guān)的通路也被Escherichia fergusonii所調(diào)控(Figure 2F)。這些數(shù)據(jù)表明，Escherichia fergusonii通過改變腸道微生物群的分布來擾亂宿主代謝穩(wěn)態(tài)，從而介導(dǎo)NAFLD進(jìn)展。

圖2 Escherichia-Shigella改變了大鼠腸道微生物組

3、Escherichia fergusonii調(diào)節(jié)宿主脂質(zhì)代謝

為了了解肝臟脂質(zhì)積累升高的機(jī)制，測量了脂肪酸和膽固醇代謝密切相關(guān)的生化指標(biāo)。與生理鹽水對照組相比，HFHC中甘油三酯、膽固醇、空腹血糖、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、同型半胱氨酸、總膽汁酸水平顯著升高，而高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)水平下降。相比之下，Escherichia fergusonii提高了血清甘油三酯、膽固醇、空腹血糖、LDL-C、同型半胱氨酸和總膽汁酸水平，降低了HDL-C水平(Figure 3A-G)。同時(shí)評估了與脂質(zhì)代謝相關(guān)的基因表達(dá)，Escherichia fergusonii增加了與脂肪再生相關(guān)的基因的表達(dá)，如Srebp1c、Scd、Fasn和Acc。與脂肪酸氧化(Cpt1a, Fabp1, Acadl, Acadvl)和脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)(Acsl1和Fatp2)相關(guān)的基因在Escherichia fergusonii處理或HFHC飲食中也被下調(diào)(Figure 3I)。這些數(shù)據(jù)表明，Escherichia fergusonii通過抑制脂肪酸氧化和提高脂質(zhì)來擾亂宿主的肝臟脂質(zhì)代謝。

圖3 Escherichia-Shigella調(diào)節(jié)宿主脂質(zhì)代謝

4、Escherichia fergusonii的msRNA測序分析

為了了解Escherichia fergusonii引起的肝臟脂質(zhì)積累的機(jī)制，接下來對Escherichia fergusonii的產(chǎn)物進(jìn)行測序。為了確定Escherichia fergusonii的msRNA譜，并研究其是否影響宿主的脂質(zhì)代謝，對其進(jìn)行了msRNA測序分析。在所有被鑒定的msRNA中，msRNA 15919和msRNA 23487的克隆拷貝數(shù)最高。生物學(xué)過程表明，Escherichia fergusonii的msRNA對宿主的肝臟代謝過程有明顯的影響，包括脂質(zhì)代謝(Figure 4B)。通過qPCR驗(yàn)證了msRNA的表達(dá)水平，處理后msRNA 23487的表達(dá)量最高且上調(diào)幅度最大。

圖4 Escherichia-Shigella?msRNA測序及qPCR定量結(jié)果

5、Escherichia fergusonii的msRNA 23487通過調(diào)節(jié)PPARα促進(jìn)脂質(zhì)積累

為了檢測msRNA 23487表達(dá)的增加是否參與了宿主脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)，采用miRanda軟件進(jìn)行靶基因預(yù)測。其中PPARα被預(yù)測為msRNA 23487的靶基因之一。通過用msRNA 23487 mimic轉(zhuǎn)染Huh7和HepG2細(xì)胞，來評估m(xù)sRNA 23487對PPARα水平的影響。轉(zhuǎn)染msRNA 23487 mimic后，msRNA 23487的表達(dá)水平顯著升高；雖然Ppara mRNA水平無變化，但蛋白水平顯著降低(Figure 5B-C)。

圖5 Escherichia fergusonii的msRNA 23487通過調(diào)節(jié)PPARα促進(jìn)脂質(zhì)積累

?研究結(jié)論?

NAFLD 患者糞便中大腸埃氏菌屬-志賀氏菌屬(Escherichia-Shigella)的豐度顯著高于健康對照人群，且與NAFLD患者肝脂肪變、炎癥損傷及纖維化程度密切相關(guān)，非肥胖的NAFLD患者糞便中大腸埃氏菌屬-志賀氏菌屬的豐度與肥胖的NAFLD患者之間無顯著差異，兩組都顯著高于健康對照人群，提示腸道中大腸埃氏菌屬-志賀氏菌屬獨(dú)立于肥胖參與NAFLD的發(fā)病。為了探究弗格森埃希菌誘導(dǎo)非肥胖NASH的機(jī)制，課題組通過對弗格森埃希菌（Escherichia fergusonii）進(jìn)行msRNA（miRNA-sized small RNAs)測序發(fā)現(xiàn)，長期灌胃弗格森埃希菌的大鼠盡管體重與對照大鼠相似，但其肝臟弗格森埃希菌來源的msRNA23487水平顯著升高。進(jìn)一步通過體內(nèi)外試驗(yàn)證實(shí)，msRNA 23487通過抑制肝臟PPARα等脂代謝相關(guān)基因的表達(dá)，導(dǎo)致肝臟脂代謝紊亂，從而誘發(fā)肝細(xì)胞脂肪變性和脂毒性。?

文章鏈接：DOI: 10.1016/j.jcmgh.2021.12.003

本文的第一作者是上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院內(nèi)科基地住院規(guī)培醫(yī)師信豐智博士，共同通訊作者為上海市兒科醫(yī)學(xué)研究所姜璐博士和新華醫(yī)院消化內(nèi)科范建高教授。本研究得到了國家科技部精準(zhǔn)診療課題、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目以及上海市領(lǐng)軍人才計(jì)劃的資助，得到了上海市兒科醫(yī)學(xué)研究所所長/上海市小兒消化與營養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任蔡威教授的大力支持和無私幫助，以及張煒真教授、趙力平教授等的指導(dǎo)。

?博士后招生?

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院消化內(nèi)科主任/上海市小兒消化營養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室課題組長范建高教授，主攻代謝性肝病（非酒精性脂肪性肝病和肝豆?fàn)詈俗冃裕┑姆乐?。目前承?dān)上海市領(lǐng)軍人才計(jì)劃優(yōu)秀跟蹤項(xiàng)目、國家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)課題以及2項(xiàng)國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目。2022年計(jì)劃招收1-2名博士后，歡迎感興趣者聯(lián)系。

?參考文獻(xiàn)??

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END

Nancy? 撰文

本文系歐易生物原創(chuàng)

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