坏死性小肠结肠炎（NEC）是一种可发展为肠道坏死和脓毒症的肠道炎症性疾病，是重症监护病房新生儿发病率和死亡率的重要原因。体重小于1500g的早产儿NEC发病率高达7%，病死率为20%-30%。多项研究表明，NEC与肠道菌群失调密切相关。胆汁酸代谢架起了肠道菌群和宿主之间的桥梁。胆汁酸代谢参与了NEC的发病过程，在NEC患者中观察到总胆汁酸(TBA)水平显著升高。回肠总胆汁酸水平与NEC发病率/严重程度呈正相关，NEC缓解后胆汁酸减少。然而，NEC是否可以通过益生菌或肠道微生物调节胆汁酸代谢来治疗尚不清楚。
2024年7月16日，南方医科大学公共卫生学院范宏英教授和南方医科大学南方医院新生儿科沈薇医师团队在Gut Microbes（IF2023=12.2）期刊发表了一篇题为“Bacteroides fragilis alleviates necrotizing enterocolitis through restoring bile acid metabolism balance using bile salt hydrolase and inhibiting FXR-NLRP3 signaling pathway”的研究论文。该研究确定了NEC胆汁酸代谢紊乱和牛磺鹅去氧胆酸（TCDCA）对NEC进展的毒性作用，证实脆弱拟杆菌通过调节胆盐水解酶和抑制FXR-NLRP3信号通路恢复胆汁酸代谢平衡来改善坏死性小肠结肠炎。
首先，研究者收集健康和NEC婴儿粪便临床样本进行胆汁酸靶向代谢组学表明NEC患儿胆汁酸代谢紊乱，随后通过NEC大鼠模型，病理染色，体外类器官，生物信息学分析及免疫共沉淀等方法探讨NEC的发病机制。接下来通过对胆盐水解酶(BSH)基因的分类鉴定、酶活性测定、NEC大鼠模型探讨脆弱拟杆菌对NEC相关肠道损伤的治疗作用。最后通过16s rRNA测序及胆汁酸靶向代谢组学证实脆弱拟杆菌通过恢复肠道菌群失调、调节胆汁酸代谢、抑制FXR-NLRP3信号通路减轻NEC。
研究者收集了10例健康婴儿和9例NEC婴儿的血清和粪便。靶向代谢组学结果显示NEC组的胆汁酸组成与健康组有显著差异，NEC组中TCDCA显著增加，而牛磺去氧胆酸（TDCA）减少，NEC组总胆汁酸（TBA）明显降低，次级/初级胆汁酸比值没有显著差异，游离/共轭胆汁酸比例明显低于正常组。（Fig.1）![]()
Fig.1 NEC患儿胆汁酸代谢障碍
研究者用TCDCA或TDCA处理新生大鼠，结果显示NEC组大鼠小肠短，肠损伤严重，促炎因子IL-6水平显著高于正常组。TCDCA处理组大鼠肠组织较NEC组短，损伤程度严重，IL-6水平高于NEC组，而TDCA处理组的结果相反。作者在体外使用了肠道类器官也显示同样的结果。（Fig.2）Fig.2 胆汁酸对NEC的影响
研究者利用生物信息学技术观察到两条通路在NEC组中富集，由于FXR参与了这两种途径，作者使用IHC检测了FXR表达。结果显示NEC组的FXR蛋白水平显著高于对照组。TCDCA处理后，FXR表达高于对照组，TDCA处理后，FXR 表达低于NEC组，WB结果一致。研究者还使用了FXR抑制剂可以看到抑制剂治疗后肠道长度的减少、HE的炎症评分和IL-6的增加均被逆转。（Fig.3）Fig.3 FXR等胆汁酸代谢相关基因在NEC中异常
研究者利用生物信息学技术分析了有NEC和无NEC婴儿肠道组织的两个表达序列观察到“REACTOME_THE_NLRP3_ INFLAMMASOME”和其他7条通路在NEC组中富集，免疫共沉淀结果显示IEC-6细胞中FXR和NLRP3之间存在相互作用。（Fig.4）Fig.4 FXR与NLRP3可相互作用
有研究表明，BSH在细菌中能将TCDCA转化为CDCA。因此研究者决定鉴定具有高BSH活性的细菌。结果表明，在生物信息学预测和实验验证的基础上，脆弱拟杆菌含有BSH基因，并能调控BSH活性。（Fig.5）![]()
Fig.5 脆弱拟杆菌含有胆盐水解酶
研究者进行了动物实验结果显示脆弱拟杆菌干预后，大鼠的短肠改善，炎症和肠道损伤评分有所减轻，IL-6水平也降低。然而，BSH敲除的脆弱拟杆菌组未能改善。研究者还做了16s rRNA测序，结果表明脆弱拟杆菌可以在肠道定植并纠正肠道微生物群失调。（Fig.6）![]()
Fig.6 脆弱拟杆菌在体内减轻NEC
研究者分析了胆汁酸代谢变化，结果显示脆弱拟杆菌组和NEC组之间存在明显的分离，与对照组和脆弱拟杆菌组相比，NEC组TCDCA浓度显著升高，次级/初级胆汁酸的比值未表现显著差异，游离/共轭胆汁酸的比例显著降低。（Fig.7）![]()
Fig. 7 脆弱拟杆菌通过调节胆汁酸代谢来缓解NEC
脆弱拟杆菌通过抑制FXR-NLRP3信号通路来缓解NEC
研究者探讨了脆弱拟杆菌及BSH基因是否抑制FXR-NLRP3信号通路。结果显示，脆性拟杆菌抑制NEC中回肠FXR、NLRP3和肝脏FXR表达的增加。然而，这些变化在敲除BSH基因后被逆转。肠道类器官也显示同样的结果。（Fig.7）![]()
Fig. 8 脆弱拟杆菌通过抑制FXR-NLRP3信号通路来缓解NEC
该研究通过临床样本、NEC大鼠模型和体外实验，发现血液中总胆汁酸增加，粪便中总胆汁酸减少。此外，FXR等胆汁酸代谢相关基因水平异常，导致NEC胆汁酸代谢紊乱NEC患儿胆汁酸代谢紊乱，而TCDCA可加重NEC的进展，TDCA可减轻NEC。研究进一步提示脆弱芽孢杆菌具有BSH基因和酶活性，通过抑制FXR-NLRP3信号通路，恢复肠道菌群失调和胆汁酸代谢异常，减轻肠道损伤。该研究结果为脆弱芽孢杆菌在NEC中的治疗作用提供了有价值的见解。然而，本研究也存在部分局限性：（一）在本研究中检测肠道损伤的部位仅涉及回肠，检测指标只检测了回肠长度、肠道病理损伤评分及炎症因子IL-6，而与肠道相关关键炎症因子如IL-1β、TNF-α及LPS等都没有进行检测，同时对肠道通透性和肠道屏障功能的变化也没有进行相关检测；（二）FXR为被胆汁酸激活的核受体，通过调控CYP7A1等靶基因的表达影响脂质在肝脏、小肠等重要器官的各种代谢过程。调节胆汁酸代谢的相关靶基因众多，为何选择FXR作为机制研究重点在本研究中没有进行描述，因此脆弱拟杆菌是否通过其他机制抑制FXR信号通路尚不清楚，需进行进一步的研究。
DOI: 10.1080/19490976.2024.2379566编辑：杨婷芳 排版：吴佩仪 审核：杨诗琦
