英文題目：Enteric dysbiosis-linked gut barrier disruption triggers early renal injury induced by chronic high salt feeding in mice
中文題目：小鼠慢性高鹽喂養誘導的與腸道生態(tài)失調相關(guān)的腸道屏障破壞引起早期腎損傷
發(fā)表雜志：Experimental & Molecular Medicine
影響因子：5.063
合作單位：南方醫科大學(xué)病理生理學(xué)系
01.研究背景
高血壓的患病率不斷增加，正在成為世界各地的主要公共衛生問(wèn)題。高血壓的發(fā)病機制尚不完全清楚。慢性高鹽飲食相關(guān)的腎損傷是高血壓發(fā)展的關(guān)鍵風(fēng)險因素。然而，高鹽攝入引發(fā)腎臟損害的機制知之甚少。
暴露于食用鹽的第一個(gè)器官是腸道。腸道異常（包括腸道生態(tài)失調和腸道通透性增加）與許多腸外疾病有關(guān)。例如，飲酒可誘發(fā)腸道生態(tài)失調，并可破壞腸道屏障完整性，從而使病原體相關(guān)分子滲入血液并轉移至肝臟，導致肝臟脂肪變性和進(jìn)一步酒精性肝炎?；谶@一理論，作者旨在研究高鹽攝取是否能夠直接破壞腸內穩態(tài)，并反過(guò)來(lái)引發(fā)早期腎損傷。
02.研究方法
1、取材：
? 6-8周齡雄性無(wú)病原體的C57BL / 6小鼠
? 飲用水中添加2％NaCl，連續飼喂小鼠8周，以誘導早期腎損傷
? 對于抗生素實(shí)驗，將多粘菌素B（150mg / l）和新霉素（200mg / l）連續添加到NaCl飲用水中喂食8周
2、測序
? 糞便樣本（盲腸內容物）或回腸/結腸粘膜層分離細菌——16S測序
? 回腸和結腸組織——轉錄組測序
03.研究結果
1、慢性高鹽攝入導致腸道生態(tài)失調
慢性高鹽HS喂養后，盲腸中的總細菌負荷略微降低。分離不同部位的菌群，慢性HS喂養后，回腸上皮和結腸腔內的細菌負荷也降低。
慢性HS處理顯著(zhù)降低厚壁菌門(mén)水平，并提高擬桿菌門(mén)的水平，這表明菌群組成在HS攝入后發(fā)生改變。
16S rRNA測序表明， HS組的盲腸內容物（cecal content）菌群組成與對照小鼠相比，在門(mén)和綱水平上明顯不同。特別是在HS處理后，盲腸內容物中放線(xiàn)菌門(mén)和厚壁菌門(mén)中的Actinobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes以及綱水平中的Actinobacteria，Clostridia和Bacteroidia所占比例顯著(zhù)改變。使用未加權的uniFrac分析的主坐標分析（PCoA）顯示，HS組和對照組盲腸內容物菌群分別聚類(lèi)（P = 0.002，ADONIS分析）。粘膜細菌也是影響腸道病理生理狀態(tài)的重要因素，回腸粘膜（ ileal mucosa）和結腸粘膜（colonic mucosa）在整個(gè)胃腸道中的細菌數量最多。因此，進(jìn)一步分析了位于回腸粘膜層和結腸粘膜層的細菌。未加權的uniFrac分析顯示，HS組和對照組在回腸粘液層分別聚類(lèi)（P = 0.014，ADONIS分析）。而在結腸粘液層，對照組和HS組也形成兩個(gè)聚類(lèi)類(lèi)別，分離趨勢明顯（P =0.05，ADONIS分析）。
2、慢性高鹽喂養導致以炎性反應受損為特征的腸道異常
對照組和HS喂養組小鼠的回腸和結腸上皮形態(tài)無(wú)明顯差異，同時(shí)，慢性HS喂養不影響腸中的細胞死亡。炎癥標志物的表達隨著(zhù)慢性HS攝入發(fā)生顯著(zhù)改變。特別是，Ccl4、Ccl5和IFN-γ在HS小鼠的回腸中表現出更高的mRNA表達水平?；啬c中IFN-γ免疫組織化學(xué)的結果也進(jìn)一步證實(shí)了這一基因表達數據。由于TLR家族蛋白和Nf-κB是參與病原體相關(guān)免疫反應的主要分子，作者進(jìn)一步評估了TLR家族和Nf-κB基因表達，發(fā)現TLR2、TLR3和TLR5 在回腸中趨于更高的mRNA表達水平。HS處理后IRF7、GATA3和NFKB2的表達顯著(zhù)上調。HS喂養后，回腸中CD38的表達升高。
通過(guò)二代測序進(jìn)行轉錄組測序分析，比較對照組和HS組之間涉及“細胞因子-細胞因子受體相互作用”、“NF-κB信號通路”和“Toll樣受體信號通路”的所有相關(guān)基因的表達。結果表明回腸和結腸中，兩組之間許多基因的表達存在差異。
3、慢性高鹽攝入導致腸道屏障功能喪失，并促進(jìn)細菌移植進(jìn)入腎臟
通過(guò)糞便白蛋白含量檢測腸通透性，結果顯示HS喂養促進(jìn)腸道滲漏。同時(shí)，HS攝入顯著(zhù)降低結腸中的tjp-1、tjp-2、claudin-1、claudin-7和claudin-8基因表達。此外，與對照小鼠相比，HS攝入后，回腸和結腸中形成屏障的緊密連接ZO-1蛋白的表達水平顯著(zhù)降低以及結腸中的Occludin蛋白顯示出顯著(zhù)較低的趨勢。另一方面，在HS喂養后，回腸和結腸中“成孔”緊密連接蛋白Claudin-2蛋白的表達顯著(zhù)升高。這些數據清楚地表明腸道屏障被慢性HS攝入所破壞。
腸道通透性增加可能導致腸道細菌或細菌產(chǎn)物易位至腸外組織。通過(guò)使用16s PCR來(lái)識別細菌DNA，檢測腎臟、肝臟和脾臟中的細菌易位。有趣的是，慢性HS攝入促進(jìn)了細菌易位進(jìn)入腎臟，但不會(huì )進(jìn)入肝臟或脾臟。LEfSe試驗結果表明，與對照組相比，HS處理的腎臟中富含屬于腸道細菌的桿菌。與對照動(dòng)物的腎臟相比，在HS喂養的腎臟中，芽孢桿菌（Bacillus）和游動(dòng)微菌（Planomicrobium）分別增加了2.6倍和8.7倍。
4、慢性高鹽喂養相關(guān)的腸道屏障破壞和腎損傷取決于腸道微生物菌群
給予小鼠抗生素（多粘菌素B和新霉素，antibiotics，ABX）處理后，恢復了HS喂養誘導的回腸IFN-γ的過(guò)表達和腸道滲漏。通過(guò)尿和血漿Na +濃度測量，發(fā)現抗生素并不改變鈉負荷。HS喂養增加了血漿肌酐（creatinine）水平，與HS治療相比，抗生素治療后具有較低但不顯著(zhù)的血漿肌酐水平。HS喂養小鼠的腎功能障礙主要標志物–尿白蛋白/肌酐比率顯著(zhù)增加，但抗生素治療幾乎可以完全恢復腎功能?？股厥┯眠€可以降低HS誘導的凋亡細胞升高。以上結果表明，抗生素治療能夠改善HS喂養引起的腸道滲漏和早期腎損傷。
5、慢性高鹽喂養引起的收縮壓升高取決于腸道微生物菌群
慢性HS喂養可能導致動(dòng)脈壓升高。 雖然HS處理的小鼠的舒張壓（DBP）和平均血壓沒(méi)有增加，但收縮壓（SBP）在慢性HS喂養后顯著(zhù)升高。有趣的是，抗生素治療能夠完全恢復正常SBP。這些數據強烈表明，慢性HS喂養引起的SBP升高取決于腸道微生物菌群。
6、慢性高鹽處理的小鼠的腸道微生物菌群可以獨立地引起腸道泄漏和早期腎損傷
糞便微生物菌群移植實(shí)驗：喂食正常飲食的兩組小鼠口服來(lái)自對照和HS處理的小鼠的糞便。移植8周后，接受對照糞便的對照小鼠中的微生物菌群組成改變的主要標記物–盲腸厚壁菌/擬桿菌比例明顯高于接受HS糞便的小鼠，這一點(diǎn)與作者之前的數據一致，表明HS喂養會(huì )降低盲腸中的厚壁菌 / 擬桿菌比例，并說(shuō)明了糞便微生物菌群移植實(shí)驗是成功的。給藥4周后，糞便白蛋白含量檢測結果表明，接受HS喂養糞便的小鼠的腸通透性顯著(zhù)增加。并且，尿白蛋白（albumin）/肌酸酐(creatinine)比率（在當前研究中觀(guān)察到的腎功能障礙的主要表型），在移植4周后接受HS喂養的糞便的小鼠中也顯著(zhù)增加。最后，與對照小鼠相比，HS糞便移植小鼠中的腎臟凋亡細胞數量顯著(zhù)增加。
小 結
該研究通過(guò)使用依賴(lài)于微生物菌群的“腸-腎軸”理論為研究鹽相關(guān)性高血壓的發(fā)病機制提供了新方向。未來(lái)的工作將重點(diǎn)關(guān)注腸道細菌與鹽誘導的高血壓的發(fā)病之間的聯(lián)系，將詳細說(shuō)明細菌的應答或細菌中的代謝途徑，這些細菌參與并促進(jìn)由鹽誘導的腸道和腎臟病理變化，并且此文中在“腸-腎軸”中的新發(fā)現將提供潛在的高血壓干預治療目標。
參考文獻
Hu, Jingjuan, et al. “Enteric dysbiosis-linked gut barrier disruption triggers early renal injury induced by chronic high salt feeding in mice.” Experimental & molecular medicine 49.8 (2017): e370.
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