膽囊是積累和儲存膽汁的地方，空腹時可排空20 ~ 30%，餐后可排空70 ~ 80%。膽囊切除術（PC）是膽道外科常用的手術，將這個“起搏器”從腸肝循環中移除，并不斷地將膽汁分泌到腸道中，可影響次級膽汁酸水平與腸道菌群穩態。部分患者術后會伴有胃腸道并發癥和較高的風險罹患結直腸癌，但患炎癥性腸?。↖BD）的風險并沒有顯著增加，這其中的病理生理學影響機制尚不清楚。
2022年9月，北京大學人民醫院劉玉蘭教授及團隊在Gut Microbes（IF=9.434）雜志在線發表題為“Cholecystectomy-induced secondary bile acids accumulation ameliorates colitis through inhibiting monocyte/macrophage recruitment”的文章，探究膽囊切除后對結腸炎小鼠的影響，以及PC患者糞便膽汁酸、粘膜菌群和免疫細胞間的關聯，發現PC引起的次級膽汁酸積累通過抑制單核細胞/巨噬細胞的招募改善結腸炎，可能與激活LXRα相關通路有關。（麥特繪譜提供膽汁酸靶向定量檢測分析）
研究人員首先對小鼠進行膽囊切除，并在術后第1或3個月誘導結腸炎，分析發現，經過較長時間（3個月）的觀察，PC改善了小鼠結腸炎癥狀，并促進腸道修復。隨后分析小鼠糞便膽汁酸水平，結果顯示，與假手術組NCDSS小鼠相比，在切除膽囊PCDSS小鼠第3個月的糞便中總次級BAs濃度更高，而總初級BAs水平更低；其中次級膽汁酸LCA衍生物（6-ketoLCA、7-ketoLCA和GLCA-3S）、DCA及其產物（βDCA、NorDCA和TDCA）、HDCA及其衍生物βHDCA的水平顯著升高。此外，PC導致腸道微生物結構發生改變，其中一些產次級BAs的菌屬 (Lactobacillus gasseri, Lactobacillus hominis, Lactobacillus johnsonii, Clostridium populeti和 Eubacterium xylanophilum) 和螺桿菌在PC小鼠腸腔內大量定植；相反，一些潛在的病原菌水平相對較低。另外，與NCDSS小鼠相比，PCDSS小鼠也有較高水平產次級BAs、免疫調節的菌種以及螺桿菌。
圖1. 膽囊切除術增加了結腸炎小鼠次級BAs水平和膽汁酸代謝相關細菌水平
為驗證PC積累的次級BAs是否能改善結腸炎，研究人員在誘導結腸炎前3個月，在小鼠飲水中分別添加LCA、DCA和HDCA，結果發現，隨著結腸炎的進展，所有次級BAs組的結腸炎癥狀均有所減輕，并顯著減少了結腸炎癥細胞浸潤，加速黏膜修復。進一步確定起作用的免疫細胞類型，研究人員從小鼠結腸組織中分離免疫細胞后，用流式細胞術分析免疫細胞亞群，結果顯示膽囊切除術抑制了趨化因子的mRNA水平，而趨化因子是動員單核細胞進入炎癥結腸以供應巨噬細胞所必需的。因此，膽囊切除術抑制單核/巨噬細胞募集以緩解小鼠結腸炎。
圖2. 膽囊切除術抑制單核/巨噬細胞募集以緩解小鼠結腸炎
接下來，為確定膽囊切除術導致的次級BAs累積是否調節結腸單核細胞和巨噬細胞，研究人員對喂養次級BAs三個月后的結腸炎小鼠進行流式細胞術分析，結果顯示LCA、DCA、HDCA可重復減少結腸單核細胞和巨噬細胞，促炎因子和一些單核細胞相關趨化因子mRNA水平降低。
進一步分析BA受體（BAR）是否受到影響，比較結腸炎小鼠以及次級BAs處理的小鼠結腸中各種BAR的mRNA水平，結果表明LXRs信號通路可能參與了免疫應答的調節過程。隨后，通過體外實驗探討次級BAs的作用機制，并揭示了次級BAs通過激活LXRs來降低LPS誘導的趨化因子的表達，體內實驗發現次級BAs處理后結腸炎小鼠趨化因子水平降低。
圖3. 次級BAs激活的肝X受體下調THP-1衍生巨噬細胞中的趨化因子
最后，為確定PC患者腸道菌群和BAs的改變是否與免疫細胞有關，研究人員納入14名PC患者和14名健康受試者，對其外周血細胞、黏膜菌群和糞便BAs水平進行檢測分析。一些細菌如Bifidobacterium、Fusicatenibacter和Sutterella，在PC患者中顯著富集，這些菌屬通常是有益的或誘導輕微/可忽略的炎癥反應；同時一些已報道與結直腸癌有關的有害菌屬(Leptotrichia, Doria, Flavonifractor等)在PC患者中也增加了。PC患者的次級BAs顯著升高，初級BAs/次級BAs比例降低，其中次級膽汁酸LCA和DCA及其衍生物水平增加。關聯分析顯示外周血單核細胞比例與LCA及其衍生物(isoLCA、dehydroLCA、12-ketoLCA、alloLCA)、DCA及其產物(βDCA)、HDCA呈負相關。
圖4. 膽囊切除術后黏膜菌群和糞便BAs譜的改變及關聯分析
綜上，膽囊切除術誘導的次級BAs積累通過抑制單核/巨噬細胞的募集來改善結腸炎，這可能是由LXRα相關信號通路介導的。本研究結果提示膽囊切除術在小鼠結腸炎中具有較長的免疫調節作用，初步揭示了PC患者通常有胃腸道癥狀而無IBD風險增加的潛在機制，值得進一步研究。
圖5. 研究概況
參考文獻
Liu Y, Xu J, Ren X, et al. Cholecystectomy-induced secondary bile acids accumulation ameliorates colitis through inhibiting monocyte/macrophage recruitment. Gut Microbes. 2022.
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