解读人：董鑫，Disease Development Is Accompanied by Changes in Bacterial Protein Abundance and Functions in a Refined Model of Dextran Sulfate Sodium (DSS)-Induced Colitis

文章中文名：在葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导下的结肠炎模型伴随着细菌蛋白质丰度和功能的改变

单位：

1 Helmholtz-Centre for Environmental Research - UFZ, Department of Molecular Systems Biology,Leipzig, Germany

2 Fraunhofer Institute for Cell Therapy and Immunology, Department of Therapy Validation, Leipzig,Germany

3 University of Leipzig, Faculty of Life Sciences, Institute of Biochemistry, Leipzig, Germany

4 AnaPath GmbH, Liestal, Switzerland

物种：雌性BALB/CJRJ小鼠

技术：动物模型 16S rRNA基因测序  LC-MS宏蛋白组学

 

一、   概述：

本文利用一个改进的慢性DSS诱导结肠炎模型，在健康和患病小鼠队列（n=12）中取样盲肠和结肠内容物以及结肠粘液，应用16S rRNA基因测序和宏蛋白组学，观察到DSS治疗引起的远端结肠功能变化在粘液相关微生物群中比远端结肠内容物中的微生物群更为明显。

 

二、   研究背景

肠道微生物群在保护宿主免受病原微生物侵害以及对宿主免疫系统和代谢产生影响方面起着关键作用。肠易激综合征（IBD）是克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC）的主要临床形式。（DSS）诱导性结肠炎小鼠模型是IBD研究中最广泛使用的诱导性动物模型，既用于研究发病机制，也用于测试新疗法的疗效。研究慢性DSS诱导下结肠炎模型中菌群丰度的变化和蛋白质功能的改变是本研究的重点。

 

三、   实验设计：

 

四、   研究成果：

 1、根据体重减轻、大便稠度和结肠出血进行临床评分，DSS喂养的小鼠的临床评分显著升高。DSS处理小鼠的结肠长度明显缩短。与健康对照组相比，经DSS处理的小鼠体内由粒细胞产生的杀菌酶MPO、F4/80+巨噬细胞、T细胞和CD3+的表达显著增加。

 

2、微生物群的多样性和结构组成在DSS处理的动物和健康动物之间存在差异。通过16S rRNA基因测序对盲肠和远端结肠与远端结肠粘液的含量进行比较分析，总共确定了5619个OTU，DSS处理样本中盲肠和远端结肠粘液的丰富度显著降低。DSS处理组大鼠结肠远端黏液中硬壁菌数量明显减少，类杆菌数量增加,结肠粘液中丰度的变化最为显著。DSS处理后盲肠内微生物群落发生了显著的重组，普雷沃氏菌的丰度显著增高。

 

3、宏蛋白组学分析揭示了DSS治疗后微生物群的功能变化

共鉴定盲肠内容物蛋白5603个，远端结肠内容物蛋白6390个，远端结肠粘液蛋白7102个。DSS处理显著影响蛋白质功能的丰富性。DSS处理对结肠粘液中碳代谢有显著影响。此外，氨基酸代谢（即色氨酸）和脂肪酸代谢显示出明显的变化，表明在结肠粘液相关微生物群的代谢中存在生理效应。普雷沃氏菌与临床和组织病理学评分呈强阳性相关。结肠粘液中碳代谢的一般代谢途径存在显著的负相关，这表明DSS诱导的结肠炎存在功能失调,远端结肠粘液相关性最高，最强。有趣的是，碳代谢与门水平的变形杆菌呈正相关。在属水平上，脱硫弧菌（变形杆菌）的碳代谢呈正相关，而类杆菌、普氏杆菌（拟杆菌）和其他硬度菌（红杆菌或鲁米尼梭菌）与碳代谢呈负相关。盲肠内容物的生物素代谢与大多数细菌属呈负相关，而结肠内容物则相反。Lachnoclostridium与结肠粘液中色氨酸代谢途径和维生素B6代谢途径具有相关性。

 

文章亮点：

提出了一种新的慢性DSS-诱发大肠杆菌的小鼠模型，反映了IBD的临床症状，且无风险重量损失。观察到普氏菌结肠含量和粘液含量均升高,不同类型的样本之间的功能差异，表明单独采样管腔含量和粘液的重要性。