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2019-05-14浏览量:1036

『公海赌船网址成果展』HO-1降低DON诱导的肝脏炎症可能与肠道菌群有关

导读

脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)是污染谷物及其副产品的最常见真菌毒素之一,对肝脏有毒害作用。血红素氧合酶-1 (HO-1)具有保护肝脏和维持肠道微生物群稳态的潜在作用,因此,本研究对DON、HO-1与肠道菌群的潜在和基本交互作用进行研究,有助于更好地理解DON诱导的肝毒性。

文献ID

题目:Heme oxygenase-1 attenuates low-dose of deoxynivalenol-induced liver inflammation potentially associating with microbiota

译文:血红素氧合酶-1降低脱氧雪烯醇诱导的肝脏炎症可能与菌群有关

期刊:Toxicology and Applied Pharmacology

发表时间:2019.04  IF:4.447

第一作者:彭钊 博士

通讯作者:杨巍 副教授 (刘烈刚教授课题组)

通讯单位:华中科技大学同济医学院公共卫生学院营养与食品卫生学系

材料与方法

实验设计

8周龄的雄性SPF小鼠(n=40)经过一周的适应,被分成四组(图1):

空白组:第一周到第三周正常喂养,第四周开始连续用生理盐水灌胃30d;

DON组:第一周到第三周正常喂养,第四周开始连续用DON(25μg/kg bw/day)灌胃30d;

HO-1OE组:在第一周到第三周间转染AAV8,使HO-1高表达,第四周开始连续用DON(25μg/kg bw/day)灌胃30d;

HO-1shRNA组:在第一周到第三周间转染AAV8,使HO-1低表达,第四周开始连续用DON(25μg/kg bw/day)灌胃30d。

图1 实验设计示意图

测序区域及平台

测序样本:实验开始、一周、三周后、实验结束后收集粪便样本进行测序

测序区域:16S rRNA genes V3+V4

测序平台:Illumina PE250

研究成果

1、AAV8载体刺激与抑制HO-1在肝脏中的表达

AAV8病毒转染效率如图2所示:control,DON,HO-1OE中均检测到HO-1条带,HO-1OE中密度最高,HO-1shRNA最低。

图2 AAV8转染HO-1的效率

2、低剂量DON可轻度影响肝功能,引起低度炎症

与空白对照相比,DON,HO-1OE,HO-1shRNA小鼠肝脏器官系数(肝重与体重之比)轻微增加(图3a)。肝脏组织切片显示,对照组与HO-1OE无病理结构,DON组肝小叶中央静脉周围淋巴细胞浸润较低,HO-1shRNA淋巴细胞浸润较广泛(图3b)。

与其他三组相比,对照组AST和ALT活性最低(图3c),DON组ALT活性明显升高,HO-1OE组与对照组比较无显著性差异,HO-1shRNA组ALT活性最高;对照组、DON组和HO-1OE组AST活性无明显变化,而与对照组和HO-1OE组相比,HO-1shRNA组AST活性显著增加。

DON组以及HO-1shRNA中IL-1β、IL-6、TNF-α均升高,HO-1OE组三个炎症指标维持正常水平(与对照组比较),DON组与HO-1shRNA组无显著差异(图3d-f)。

图3 低剂量DON暴露后肝脏组织学、肝功能指数及血清炎症性细胞因子变化

3、肠道菌群及功能的变化

在DON组,0周与1周微生物组成相似,而DON处理后小鼠肠道OTU数量下降(图4a); Bacteroidetes与Firmicutes的比值无明显变化,但Proteobacteria与Verrucomicrobia丰度显著增加,属水平上也观察到较大的微生物群变化(图4b-f)。小鼠肠道α多样性下降(图4g-h),与0周和1周相比,微生物组成存在显著差异(图4i)。

图4 DON组粪便16S rRNA基本分析

 ParabacteroidesEnterobacter升高,而LactobacillusOdoribacterLachnospiracea呈下降趋势(图5a-c)。

图5 DON组显著差异微生物

 PICRUSt功能预测分析表明,DON处理后,信号转导、代谢和遗传信息处理等功能显著富集(图6)。

图6 DON组显著差异功能

微生物组成分析提示AAV8转染3周后对肠道菌群影响不大,但DON处理后HO-1shRNA与HO-1OE中OTU数均显著减少。

 LEfSe提示HO-1基因表达上调或下调过程中,微生物群落结构发生了不同的变化:HO-1shRNAParabacteroides显著升高而LactobacillusRuminococcusAlloprevotellaPrevotellaLachnospiracea incertae sedis降低(图7a);HO-1OE组,BarnesiellaEubacteriumParvibacter丰度增加,而Oscillibacter降低(图7b)。

图7 HO-1shRNA组(a)和HO-1OE组(b)的显著变化微生物

PICRUSt功能分析表明HO-1shRNA富集的功能为膜转运、脂质代谢、信号转导、转录、外源性生物降解、代谢、细胞过程和信号传导(图8a),而HO-1OE组,主要为碳水化合物代谢、糖的生物合成与代谢及脂质代谢(图8b)。两组功能与DON组均不同,提示肠道菌群与HO-1存在潜在的相互作用。

图8 HO-1shRNA组(a)和HO-1OE组(b)的显著变化功能

研究结论

1、低剂量的DON能轻度引起肝脏炎症,对肝功能有轻微的影响;

2、HO-1低表达时,肠道菌群可加重肝损伤;HO-1高表达时,肠道菌群可减轻肝损伤。

亮点

目前HO-1对于DON诱导的肝脏炎症与肠道菌群的相关关系尚无报道,本研究有助于更好的理解DON诱导的肝毒性,为后续的研究提供参考。同时本研究的作者也期待广大同行能有更深入的研究并寻求共同研究。详细可咨询文章通讯作者杨巍(副教授,yw8278@hotmail.com)。

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