Akkermansia muciniphila对乳糜泻小鼠的保护作用及机制研究

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乳糜泻是一种遗传易感个体由于摄入麸质蛋白或其相关制品而引发的自身免疫性肠病。麸质进入肠道后,不能被完全消化成氨基酸,只能以麦醇溶蛋白肽的形式存在。麦醇溶蛋白肽通过肠道的紧密连接间隙进入固有层,引起粘膜免疫反应,对小肠绒毛的结构造成破坏,引起营养吸收不良,导致机体的功能紊乱,严重时还会导致其他的并发症。目前世界上还没有针对乳糜泻的治疗方法和药物,唯一公认的干预方式是患者终身严格坚持无麸质饮食。因此开发出针对乳糜泻的新的治疗方法和药物是非常有必要的。阿克曼氏菌(Akkermansia muciniphila,A.muciniphila)是目前备受关注的下一代益生菌,A.muciniphila已被证实在肥胖和2型糖尿病中具有保护作用,并且在一些炎症性肠病中也表现出了改善炎症的作用。除此之外,经过巴氏灭菌的A.muciniphila灭活菌几乎可以复制A.muciniphila活菌的所有保护作用。在临床中发现,乳糜泻病人肠道中的A.muciniphila丰度与乳糜泻的发生发展呈现负相关。而A.muciniphila对乳糜泻是否具有调节作用尚不清楚。基于上述背景,本文首先构建乳糜泻模型,然后对其进行A.muciniphila干预,从而探究A.muciniphila对乳糜泻的影响及其作用机制,具体内容如下:(1)通过麸质蛋白反复刺激无麸质饲料饲养三代以上的BALB/c小鼠构建乳糜泻动物模型,并通过测定与乳糜泻相关的指标来评价模型的可行性。结果显示,模型组小鼠出现十二指肠绒毛缩短,隐窝增生,肠道屏障受到破坏。同时,小鼠十二指肠组织中多种促炎因子和相关的免疫细胞表达显著升高,转谷氨酰胺酶2(transglutaminase,TG2)表达量显著增加,与临床症状一致。综上,本文构建的乳糜泻动物模型能够在多个指标上很好地模拟临床上乳糜泻发病进程。(2)使用A.muciniphila标准株ATCC BAA-835活菌和灭活菌分别对乳糜泻小鼠进行干预,以此来探究A.muciniphila对乳糜泻的影响。实验结果表明,A.muciniphila可以显著改善乳糜泻引起的小鼠体重增长缓慢的现象和十二指肠的组织形态损伤,说明A.muciniphila可以缓解乳糜泻的发病进程。(3)探究A.muciniphila对乳糜泻小鼠肠道屏障的影响。结果显示,A.muciniphila干预能够显著降低小鼠的肠道通透性,增加十二指肠组织中粘蛋白的相对表达量,降低连蛋白(zonulin)的表达量及增加紧密连接蛋白包括咬合蛋白(occludin)、闭合小环蛋白(zonula occludens,ZO)-1和ZO-2的表达量,结果说明A.muciniphila能够恢复乳糜泻小鼠受损的肠道屏障。(4)探究A.muciniphila对于乳糜泻粘膜免疫的影响。实验结果表明,A.muciniphila可以显著降低乳糜泻小鼠肠道内的炎症因子、TG2的表达量,同时抑制TG2+浆细胞和TG2+B细胞的表达,说明A.muciniphila可以抑制乳糜泻小鼠的粘膜免疫反应。(5)揭示A.muciniphila干预在乳糜泻中的潜在机制。结果显示,A.muciniphila干预后增加小鼠十二指肠内容物中短链脂肪酸(short-chain fatty acid,SCFAs)含量,激活G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptors,GPCRs)中的GPR41和GPR43的表达,同时A.muciniphila干预还可以增加小鼠肠道内全长形式和剪切形式的小鼠cathelicidin相关抗菌肽(cathelicidin-related antimicrobial peptide,CRAMP)的含量。以上结果表明,A.muciniphila通过上调肠道内的SCFAs并激活其受体GPR41和GPR43,进而提高肠道内抗菌肽CRAMP的含量来缓解乳糜泻小鼠的发病进程。本文证实了A.muciniphila对乳糜泻的保护作用,并初步探究了A.muciniphila在乳糜泻小鼠体内的作用机制,为A.muciniphila新功能开发以及乳糜泻新的治疗方法和药物的开发提供了思路。
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