Gut Microbes | 膳食纤维素通过调节脂质代谢和肠道微生物群来预防肠道炎症

推荐：江舜尧

编译：番茄加牛腩同学

编辑：小菌菌

韩国蔚山大学医学院Mi-Na Kweon等于2020年1月30日在学术期刊Gutmicrobes发表题目为《Dietary cellulose prevents gut inflammation by modulatinglipid metabolism and gut microbiota》的文章，该研究通过给雌鼠饲喂高纤维素饮食（HCD）或低纤维素饮食（LCD）探究了膳食纤维素（不溶性纤维）对肠道稳态的影响。作者发现高纤维素喂养可提高杯状细胞粘液的产生，益生元能够提高Akkermansia muciniphila的丰度，给予小鼠Akkermansiamuciniphila菌可以改善因低纤维素摄入而受损的肠屏障功能，从而改善肠炎症。这些结果表明，膳食纤维素可能是维持肠道稳态和治疗结肠炎的有益食品。

文章摘要

前人的研究已经证明以高脂肪，高碳水化合物和低纤维含量为特点的西方饮食会导致结肠炎的患病率增加。为了探究膳食纤维素（不溶性纤维）对肠道稳态的影响，作者进行了连续3个月给小鼠喂食基于AIN-93G配方的高纤维素饮食（HCD）或低纤维素饮食（LCD）。组织学评估显示LCD喂养的小鼠结肠隐窝萎缩和杯状细胞减少。RNA测序分析显示，LCD喂养小鼠的结肠组织中与免疫系统过程相关的基因，尤其是趋化因子及其受体的基因表达高于HCD喂养小鼠的结肠组织。HCD饮食对右旋糖酐硫酸钠引起的结肠炎具有保护作用，而LCD能加重肠道炎症。进一步的，通过抗生素治疗清除肠道菌群，分别减少了HCD和LCD对结肠炎的有益和有害作用。对喂食HCD或LCD的小鼠的盲肠内容物分析表明，LCD不会影响肠道菌群的多样性，但分别导致了Oscillibacter比例升高和Akkermansia比例降低。此外，亚油酸，烟酸和烟酰胺途径受纤维素摄入量的影响最大，而短链脂肪酸的水平在HCD和LCD喂养的小鼠中没有显著影响。最后，向LCD喂养的小鼠口服Akkermansia muciniphila可以增加隐窝长度，增加杯状细胞并改善结肠炎。这些结果表明，膳食纤维素通过改变肠道菌群和代谢产物而在维持肠道稳态方面起着有益的作用。

文中重要图片说明

图1 在低纤维素饮食的小鼠中发现了隐窝萎缩和轻度结肠炎。(a)给六周大的雌鼠喂饲低纤维素饮食（LCD）或高纤维素饮食（HCD），并测量体重12周。(b)饮食摄入12周后两组小鼠的结肠长度。(c)结肠组织的H＆E和PAS染色。(d)通过FACS分析小鼠结肠固有层中产生IFN-γ和TNF-α的T细胞。(e)通过RNA测序分析小鼠结肠组织中差异表达基因的热图。(f)结肠中Mt1和Mt2的mRNA表达水平。(g)通过比色法测得的冻干盲肠内容物中的锌浓度。

图2 膳食纤维素可保护小鼠免受DSS诱导的结肠炎的损害。(a)给八周大的雌鼠喂食正常的食物（NCD）或LCD或HCD，持续8周，然后喂食DSS（2.5％），持续7天。每天测量(b)体重和(c)疾病活动指数（DAI）评分。(d)结肠长度。(e)H＆E和PAS染色。(f)炎症严重程度，损伤程度，隐窝损害和结肠粘蛋白的组织学评分。(g)结肠隐窝中粘蛋白含量。

图3 抗生素治疗降低了LCD喂养小鼠的结肠炎严重程度，消除了HCD对结肠炎的保护作用。(a)饮食，抗生素和DSS治疗方案。(b)每日记录DSS处理期间的体重和(c)DAI评分。(d)结肠长度。(e)病理评分和(f)H＆E染色。

图4 纤维素饮食改变了肠道菌群的组成。(a)通过LCD或HCD喂养12周的小鼠粪便中16s rDNA测序检测到的属水平的相对丰度。(b)OUT和Shan指数。(c)PCoA分析。(d)Cladogram，LEfSe分析。

图5 纤维素摄入改变了代谢。(a)使用LC-MS分析LCD和HCD喂养小鼠的盲肠内容物的SCFA水平和(b-d)盲肠代谢物的非靶向代谢组学。

图6 在LCD喂养的小鼠中，施用Akkermansia muciniphila可改善肠道屏障和结肠炎。(a)实验设计。(b)H-E和PAS染色的结肠切片。(c)在DSS处理期间每天记录体重和(d)DAI评分。(e)结肠长度。(f)病理评分和(g)结肠切片的H＆E染色图片。

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