肝纖維化過程中，細胞外基質過度積累會導致肝硬化、肝衰竭或肝細胞癌。目前，世界范圍內面臨肝纖維化發病率不斷增加，且無可用藥物來預防或減少肝纖維化的困境。深入探究肝纖維化發生發展機制，尋求破解困局的方法迫在眉睫。

2023年4月1日，四川大學李飛教授團隊和昆明醫科大學第二附屬醫院唐映梅教授團隊在國際知名期刊Nature Communications上正式發表了題為“Parabacteroides distasonis?ameliorates hepatic fibrosis potentially via modulating intestinal bile acid metabolism and hepatocyte pyroptosis in male mice”的研究性文章。該研究指出，狄氏副擬桿菌(?P. distasonis?)主要通過BSH-FXR-膽汁酸通路干預MPT-Caspase-11 細胞焦亡，改善肝纖維化；來自中藥的有效成分雷公藤紅素可促進P. distasonis的生長，表現出肝纖維化治療潛力。

圖1.?P. distasonis通過增加BSH活性和抑制回腸FXR改善肝纖維化機制

肝纖維化患者體內P. distasonis水平降低

團隊通過公開數據挖掘，發現臨床膽汁淤積與擬桿菌（門）和副桿菌（屬）水平降低有關。P. distasonis在膽汁淤積患者、肝纖維化患者和 TAA （硫代乙酰胺）誘導的小鼠肝纖維化中減少。ROC分析和相關性分析（臨床樣本和小鼠）顯示P. distasonis具有鑒別肝纖維化能力，且與ALP、TBA、Col1a1等肝纖維化指標呈負相關。代謝組學分析顯示，肝纖維化患者血清和糞便中的未結合膽汁酸/結合膽汁酸比率降低。潛在表達BSH酶的菌群中，只有P. distasonis在膽汁淤積患者和TAA誘導的肝纖維化小鼠模型中同時降低，且與臨床糞便樣本中的BSH表達呈正相關，表明P. distasonis可能在肝纖維化的發展中起重要作用。

圖2. 膽汁淤積和肝纖維化患者降低了P. distasonis水平和BSH活性

P. distasonis改善了TAA誘導的小鼠肝纖維化

團隊通過菌群移植（FMT）重建小鼠（抗生素）腸道環境，組織學顯示腸道菌群失調導致TAA誘導的肝纖維化、血清和肝臟中膽汁酸等指標均增加、AST、ALT活性增加；FMT和P. distasonis移植均能改善這些指標，同時P. distasonis移植降低ALT、促炎因子和肝纖維化基因mRNA和蛋白質表達，表明總體腸道菌群和P. distasonis可以改善TAA誘導的肝纖維化。非靶向血清代謝組發現膽汁酸、?；鈮A和脂質被P. distasonis改變；膽汁酸靶向分析發現P. distasonis降低血清和肝臟中的膽汁酸，增加回腸和盲腸中的膽汁酸含量，表明P. distasonis促進腸肝循環中膽汁酸的排泄。膽汁酸和?；鈮A均與肝損傷指標呈正相關；P. distasonis降低了健康小鼠血清和肝臟中的膽汁酸但不影響?；鈮A水平。TAA導致的肝膽汁酸合成和轉運蛋白的基因表達被P. distasonis處理逆轉，表明P. distasonis促進膽汁酸的排泄并改善肝纖維化。

圖3.?P. distasonis改善硫代乙酰胺 (TAA) 誘導的小鼠肝纖維化

P. distasonis增加BSH活性并抑制回腸FXR信號

根據二者正相關關系，團隊預測并驗證P. disasonis具有BSH活性——在厭氧條件下P. distasonis將牛磺鵝脫氧膽酸（TCDCA）轉化為CDCA；小鼠經P. distasonis處理后，盲腸BSH活性、未結合/結合膽汁酸水平增加。回腸FXR參與膽汁酸的重吸收。P. distasonis抑制回腸FXR靶基因表達和蛋白質表達（非肝臟）并通過雙熒光素酶實驗和細胞實驗進行證實。組織染色及指標活性（AST、ALT）檢測表明GUDCA是回腸FXR的天然拮抗劑，可減少TAA-肝纖維化；與P. distasonis一致，GUDCA降低了血清和肝膽汁酸，促進了回腸和盲腸膽汁酸排泄，表明回腸FXR參與了P. distasonis的保護作用，改善肝纖維化。

圖4.?P. distasonis增加 BSH 活性并抑制回腸 FXR 信號傳導

P. distasonis通過MPT-Caspase-11細胞焦亡降低肝臟TCDCA水平并改善HSC的激活

肝纖維化患者血清TCDCA和GCDCA分別增加494倍和24倍；然而，TAA-肝纖維化小鼠模型中，TCDCA是唯一在TAA處理后增加并經P. distasonis（經BSH轉化為CDCA）和GUDCA處理而降低的膽汁酸，并在血清和肝臟中被抗生素增強。血清TCDCA與患者和小鼠的肝纖維化指標呈正相關。TCDCA（非CDCA）在小鼠原代肝細胞中誘導毒性。組織學分析、AST水平、促炎因子和肝纖維化 mRNA水平和血清代謝組學表明，TCDCA增強了TAA-小鼠肝損傷；增強了TAA和脫氧膽酸 (DCA) 在小鼠原代肝細胞中的毒性，表明干預TCDCA可能有助于肝纖維化治療。

線粒體特征（線粒體嵴、基因、跨膜電位）的改變表明TCDCA在小鼠原代肝細胞中誘導了MPT（線粒體通透性轉換）。TCDCA在小鼠原代肝細胞和TAA-肝損傷中誘導Caspase-11細胞焦亡途徑。P. distasonis和FMT改善了TAA-肝纖維化小鼠的 Caspase-11細胞焦亡。GCDCA也可以誘導MPT 和Caspase-11細胞焦亡。隨后團隊測試了不同細胞，發現肝細胞和肝星狀細胞HSC（Kupffer細胞除外）在TCDCA處理不同時間后都會引起Caspase-11 細胞焦亡。Caspase-11抑制劑蟛蜞菊內酯能改善小鼠原代肝細胞中TCDCA誘導的Caspase-11細胞焦亡，表明MPT和Caspase-11細胞焦亡參與了TCDCA誘導的肝損傷。此外，團隊還發現Caspase-4蛋白被LX2細胞內化，增加肝纖維化和細胞焦亡基因mRNA和蛋白表達，表明TCDCA 誘導肝細胞和HSC中的MPT-Caspase-11細胞焦亡，Caspase-11細胞焦亡激活HSC（分化為肌成纖維細胞樣細胞）；TCDCA刺激Kupffer細胞分泌 IL1β、TNFα和TGFβ蛋白來激活HSC。

圖5. TCDCA通過MPT-Caspase-11細胞焦亡增強肝纖維化

圖6. TCDCA通過增加肝細胞和HSC中的MPT-Caspase-11細胞焦亡途徑激活HSC

雷公藤紅素促進P. distasonis的生長

體內實驗發現TAA-肝纖維化模型和健康小鼠中， 雷公藤紅素增加了P. distasonis的水平并在體外實驗確證。定量和定性實驗表明雷公藤紅素促進生物膜形成。代謝組學分析發現，雷公藤紅素改變了P. distasonis的代謝物。

圖7. Celastrol通過增加P. distasonis水平來防止TAA誘導的肝纖維化

雷公藤紅素通過調節腸道膽汁酸代謝和減輕肝細胞焦亡改善肝纖維化

雷公藤紅素可以防止TAA-肝纖維化，包括組織學、降低AST和ALT活性、促炎因子表達和肝纖維化基因和蛋白質表達，以及血清和肝臟代謝物。雷公藤紅素促進了膽汁酸的排泄——降低血清和肝臟中的膽汁酸（尤其是TCDCA），增加腸道、尿液和糞便膽汁酸。與P. distasonis的效果一致，雷公藤紅素增加BSH活性，抑制回腸FXR，并減弱小鼠的Caspase-11細胞焦亡。雷公藤紅素對抗生素處理后的小鼠保護作用降低，2周雷公藤紅素處理小鼠經FMT 可以改善TAA-肝纖維化。這些結果表明，雷公藤紅素調節腸道膽汁酸代謝，并對肝纖維化具有保護作用。

P. distasonis改善MCD飲食誘導的肝纖維化

團隊通過H&E、油紅O、Masson三色、免疫組織化學和免疫熒光染色發現P. distasonis改善了MCD飲食誘導的肝纖維化，對脂質、AST、ALT、肝纖維化基因mRNA和蛋白表達均有所改善；靶向代謝組學表明膽汁酸排泄增加；與前面一致，BSH活性增加，回腸FXR信號被抑制，Caspase-11 細胞焦亡被改善；雷公藤紅素也有類似效果，但在FXR缺失小鼠中降低，表明回腸FXR在肝纖維化的發展中發揮重要作用。

圖8.?P. distasonis通過增加BSH活性和降低回腸FXR改善MCD飲食誘導的肝纖維化

小結

肝主藏血，同時也是人體解毒的主要場所；肝纖維化、肝硬化、肝衰竭或肝細胞癌影響肝臟對血液的過濾、代謝和儲存等功能。本研究著眼于人類肝纖維化，分別收集臨床、動物和細胞樣本，通過多種組學技術（非靶向代謝組、靶向代謝組、宏基因組、16S菌群測序）、菌群移植、生化分析&組織學、基因/蛋白表達、透射電鏡等實驗，揭示了腸道菌群通過腸道膽汁酸和肝細胞焦亡對肝纖維化的改善——肝纖維化患者P. distasonis水平降低，外源補充該菌和雷公藤紅素可以通過增加BSH活性和降低回腸FXR，可調節膽汁酸代謝，減輕肝細胞焦亡，從而改善飲食誘導（TAA、MCD）的小鼠肝纖維化。當前，腸道菌群補劑受到的關注日益增加，該研究結果同樣表明患者或可通過補充P. distasonis改善肝纖維化癥狀。

參考文獻

Parabacteroides distasonis?ameliorates hepatic fibrosis potentially via modulating intestinal bile acid metabolism and hepatocyte pyroptosis in male mice.?Nature Communications. 2023.

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本研究通過多組學研究發現調控膽汁酸可干預肝纖維化。膽汁酸作為一類具有特殊生理作用的小分子，近年來被證實在多種疾病的發生發展中起重要作用。在本研究中，膽汁酸，尤其是TCDCA（~500倍）在肝纖維化患者中變化顯著，與表型/指標存在強相關，并進一步成功挖掘其相關機制，再一次論證了代謝組學是最接近表型的組學這一觀點。針對膽汁酸譜，麥特繪譜擁有兩套絕對定量檢測方案：膽汁酸基礎版和膽汁酸旗艦版，支持膽汁酸與菌群聯合分析；此外，以全定量靶向代謝組學技術為核心，以代謝組學與轉化醫學疾病研究領域為方向，麥特繪譜深耕多年累積了全球獨有技術Q1000、Q300、Q200和各類小分子代謝物單獨檢測方法共20多套；向數百家三甲醫院、科研院所和企業提供高端代謝組學一站式整體解決方案，助力客戶在Science, Nature, Cell Metabolism, Immunity, Gut, Signal Transduction and Targeted Therapy, Science Translational Medicine等頂級期刊發表最新研究，累計影響因子3000+。同時，麥特繪譜還有菌群16S測序、宏基因組學、轉錄組學和蛋白質組學等多組學，及聯合分析在內的全套解決方案。獨家的檢測技術、全面的數據報告及專業科研級別的售后探討，助您科研探索之路不斷創新和突破。詳情請咨詢繪譜熱線400-867-2686，獲取詳細資料！

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