肠道菌群代谢产物L-天冬氨酸介导HRH1加重肺泡上皮细胞损伤在重症急性胰腺炎相关肺损伤中的机制研究
批准号:
82070658
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
孙备
依托单位:
学科分类:
胰腺外分泌功能异常与胰腺炎
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙备
中文摘要
急性肺损伤(ALI)作为重症急性胰腺炎(SAP)最常见并发症,出现较早、治疗困难,其预后较差。SAP引起肠道菌群改变已被证实参与局部炎症进展,但尚无研究探讨其在ALI中的作用机制。肠道菌群主要依赖“肠道菌群——宿主共代谢轴”发挥功能,借助16srDNA测序及代谢组学技术,我们前期发现肠道菌群代谢产物L-天冬氨酸水平与SAP相关ALI严重程度密切相关;进一步对其靶基因功能学分析发现,肠道菌群代谢产物L-天冬氨酸破坏肠道粘膜屏障入血加重SAP相关ALI。有鉴于此,本项目借助微生物组学、代谢组学及转录组学研究技术,在临床样本、条件性敲除小鼠及原代细胞层面,着力探讨肠道菌群代谢产物L-天冬氨酸介导HRH1激活Ⅱ型肺泡上皮细胞MAPK与NF-κB通路促进ALI的关键机制,为寻找早期预测及评估SAP相关ALI严重程度的生物标志物,开发特异性靶向药物及推动粪菌移植在SAP病人中的临床应用提供崭新思路。
英文摘要
Acute lung injury (ALI) is the most common complication in severe acute pancreatitis (SAP). It has a poor prognosis because of the early occurrence and the treatment difficulties. The change of gut microbiome has been proved to be crucial indicators for the local inflammatory response in the progression of SAP. However, the mechanism of gut microbiome in processing ALI remains to be declared. It is known to all that gut microbiome exacerbate the incidence and development of diseases via host-microbe metabolic axis. By methods of 16srDNA sequencing and metabolomics technology, our study found that gut microbiome and its metabolite L-Aspartic acid increase the severity of SAP-induced ALI. Furthermore, our data found that the microbiome and its metabolite L-Aspartic acid facilitate the ALI through damaging the intestinal mucosal barrier. The functional enrichment analysis indicates that the serum L-Aspartic acid elevates the expression of HRH1 which results in the progression of ALI. In light of that, we aim to investigate the effects of gut microbiome and its metabolite L-Aspartic acid on the damage of pulmonary epithelial cell with the aid of microbiomics, metabolomics and transcriptomics technology in the layers of clinical samples, conditional knock-out mice and primary cells. The L-Aspartic acid produced by gut microbiome accelerates the injury of Type Ⅱ pulmonary epithelial cell via the HRH1-induced activation of MAPK and NF-κB signaling pathways. Our study highlights novel insights to identify the effective biomarkers for the early detection of SAP-induced ALI and the prediction of its severity. Besides, we aim to develop the specific drugs and to bring the fecal microbiota transplantation to the clinics.
背景:急性胰腺炎(Acute pancreatitis,AP)是一种具有胰腺外分泌功能障碍的胃肠道疾病,可导致胰腺原位组织损伤和全身炎症反应。AP患者胰腺外分泌功能障碍引起的肠道菌群紊乱会加剧肠粘膜屏障功能障碍和肠道菌群移位,进而引发全身炎症反应综合征等。.内容:FMT是将正常动物的肠粘膜菌群和粪便菌群经灌胃移入AP模型鼠体内,通过16S测序检测各组肠道菌群变化,非靶向代谢组学筛选差异肠道菌群相关代谢产物,试剂盒进一步验证代谢物表达差异;利用组织病理、免疫组化和透射电镜等,评估肠道菌群及其衍生代谢物对AP期间组织病理损伤、炎症反应和线粒体功能紊乱的影响。.重要结果:(1)FMT明显缓解AP损伤,包括氧化损伤、线粒体功能障碍和炎症反应;(2)FMT显著改善AP诱导的肠道菌群紊乱,并提高“烟酸和烟酰胺代谢”通路正相关菌株的表达水平;(3)FMT提高外周血中“烟酸和烟酰胺代谢”通路的表达,尤其通路中NMN的表达水平;(4)NMN处理通过上调胰腺组织中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)表达明显减轻AP诱导的氧化损伤、线粒体功能障碍和炎症反应;(5)NMN调节胰腺组织中NAD+依赖的sirtuin蛋白去乙酰化酶活性;(6)NAD+依赖性线粒体去乙酰化酶SIRT3过表达明显缓解AP诱导的氧化损伤、线粒体功能障碍和炎症反应;(7)SIRT3去乙酰化PRDX5并增加PRDX5蛋白表达,从而提高其在AP中抗氧化活性和抗炎活性;(8)FMT通过上调NMN表达激活胰腺组织中SIRT3-PRDX5通路;(9)NMN处理对AP诱导的胰腺组织损伤和全身炎症反应发挥保护作用部分依赖于SIRT3去乙酰化酶活性;(10)临床数据显示AP患者外周血中NMN含量明显降低,并与AP患者临床指标表达水平呈显著负相关。.结论及科学意义:FMT增加肠道菌群衍生NMN,促进其迁移至胰腺中代谢为NAD+,提高NAD+依赖性的SIRT3去乙酰化酶活性,加强PRDX5去乙酰化修饰并上调其蛋白表达,从而缓解AP诱导的氧化损伤、能量耗竭和炎症反应。肠道菌群及其代谢物NMN为临床上防治AP提供潜在靶点。
基于 “菌群-代谢-免疫” 途径:探讨高甘油三酯血症性胰腺炎发病中B.uniformis促牛磺酸合成抑制CD177+中性粒细胞亚群NETs形成的分子机制
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:53万元
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批准年份:2022
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负责人:孙备
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依托单位:
Lnc-ZKSCAN1介导胰腺癌外泌体miR-93/106b簇促进肝星状细胞自噬激活参与肿瘤转移前微环境形成的机制研究
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批准号:81871974
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项目类别:面上项目
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资助金额:55.0万元
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批准年份:2018
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负责人:孙备
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依托单位:
Circ-184-miR-34a-ULK1构成ceRNA网络激活胰腺星形细胞自噬抗胰腺纤维化机制研究
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批准号:81670583
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2016
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负责人:孙备
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依托单位:
长链非编码RNA在二氢青蒿素逆转胰腺癌化疗耐药中的作用及其机制研究
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批准号:81372613
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2013
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负责人:孙备
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依托单位:
氢气对大鼠重症急性胰腺炎的影响及作用机制的研究
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批准号:81170431
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:孙备
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依托单位:
转染人Bc1-2/IL-10融合基因提高肝移植供肝保存质量
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批准号:30100177
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2001
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负责人:孙备
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依托单位:
国内基金
海外基金