妊娠肝内胆汁淤积症（ICP）是一种女性妊娠特殊疾病，其特征是血清胆汁酸升高和胎儿异常。但是其病因和机制尚不清楚，现有的治疗方法大多也是经验性的，因此阐明其中机制对临床治疗方面具有重要意义。2023年3月，中国人民解放军陆军军医大学第二附属医院消化内科唐波团队在期刊NatureCommunications发表了题为：“Gut microbiota alters host bile acid metabolism to contribute to intrahepatic cholestasis of pregnancy”的研究论文，该研究结合宏基因组测序、16S测序及非靶向代谢等组学技术阐明了肠道微生物-胆汁酸-FXR轴的调节可能对ICP的治疗有价值，为ICP治疗提供一个很有前途的干预靶点。该研究中宏基因组、16S rRNA测序内容由诺禾致源提供。
接下来小编带大家一起了解下这篇组学文章：
技术路线
主要研究结果
颅内压患者的肠道微生物群明显地改变，促进小鼠肝内胆汁淤积
研究招募了年龄匹配的50名ICP孕妇和对照组41名孕妇。对其粪便样本进行宏基因组测序,分析后共筛选出904 个分支，包括12个门（L2）、23纲（L3）、37目（L4）、73科（L5）、192属（L6）、567种（L7）。与对照组相比，接受ICP粪便移植的小鼠的肠道微生物群发生了显著的改变，总胆汁酸（TBA）、天冬氨酸转氨酶（AST）、丙氨酸转氨酶（ALT）、碱性磷酸酶（ALP）和谷氨酰转肽酶（GGT）水平升高，细胞质稀疏，核凝结，液泡变性，门静脉水肿和肝结构的损失；幼崽成活率、胎儿体重和胎盘重量显著下降，且发病率高于对照组。组织形态学分析显示，ICP患者的粪便移植导致胎盘细胞内水肿和胎盘滋养层细胞严重萎缩，表明从ICP患者移植微生物群到小鼠可以转移ICP相关的表型。
图1 颅内压患者的肠道微生物群发生显著改变促进小鼠颅内压发生
脆弱拟杆菌诱导妊娠小鼠肝内胆汁淤积
ICP个体的微生物群主要表现为脆弱杆菌、肺炎克雷伯菌、变异克雷伯菌、准肺炎克雷伯菌、混淆魏氏菌、年轻柠檬酸杆菌和阴沟肠杆菌。其中一些微生物种类与ICP临床参数相关，如TBA、ALT、AST、ALP、GGT等。比较轻度组和重度组的统计学特征发现TBA水平、ALT、ALP、GGT等均存在显著差异，重度组的脆弱拟杆菌明显增加。脆弱拟杆菌导致TBA水平升高和胆汁淤积性肝损伤，破坏了正常的胎儿生长，并诱导受体小鼠胎盘的组织病理学异常。
图2 脆弱拟杆菌诱导小鼠妊娠肝内胆汁淤积
脆弱拟杆菌通过其BSH活性介导胆汁酸代谢来促进ICP
KEGG通路分析发现在ICP患者中，受ICP微生物组影响最多的代谢通路是胆汁酸代谢。靶向代谢组学分析，在脆弱杆菌定植的小鼠中，小肠中结合胆汁酸水平、牛磺酸-α-鼠酸（TαMCA）、tauro-β-鼠酸（TβMCA）和牛磺脱氧胆酸（TDCA）显著降低。另外脆弱拟杆菌可介导共轭胆汁酸的解耦，解耦能力被BSH抑制剂咖啡酸苯乙酯（CAPE）减弱。补充CAPE的脆弱拟杆菌可以诱导小鼠肠道内共轭胆汁酸的解耦，表明脆弱拟杆菌通过早期解离BSH活性促进ICP表型。
图3 脆弱拟杆菌通过其BSH活性介导胆汁酸代谢来促进ICP
脆弱拟杆菌通过介导胆汁酸代谢来抑制FXR信号通路，从而增加肝脏胆汁酸的积累
脆弱拟杆菌在小鼠体内定植后肝胆汁酸、汁酸合成替代物、肝脏T-αMCA、T-bMCA和TCA水平显著升高。肠道中，FXR的激活诱导FGF15的表达，FGF15与肝细胞上的FGF受体/b-Klotho复合物结合，抑制了胆汁酸的合成。ICP菌群移植小鼠FGF15水平显著降低，FXR下游基因的表达受到抑制。TR-FRET FXR共激活物试验中GDCA表现出激动作用。进一步观察到添加GDCA后，脆弱拟杆菌处理的小鼠血清C4水平降低，GDCA还显著逆转了FXR靶基因mRNA的表达水平。
图4 脆弱拟杆菌通过介导胆汁酸代谢抑制FXR信号，增加肝脏胆汁酸的积累
脆弱拟杆菌诱导的小鼠ICP需要FXR信号通路
前面研究数据表明，脆弱拟杆菌介导的FXR信号抑制，使用通用的FXR激动剂GW4064，后发现GW4064可以显著逆转脆弱拟杆菌药物引起的胆汁淤积、肝损伤、胎儿生长抑制等情况的发生。GW4064几乎完全恢复了肠和肝组织中FXR靶基因的表达减少。脆弱拟杆菌灌入FXR敲除(FXR−/−）小鼠和野生型（WT）小鼠，WT小鼠肠道和肝脏FXR信号显著降低，−/−小鼠没有影响，说明脆弱拟杆菌诱导的小鼠ICP需要FXR信号通路。
图5 脆弱拟杆菌诱导的小鼠ICP需要FXR信号通路
脆弱拟杆菌通过抑制FXR信号，促进ICP，诱导胆汁酸过度合成，抑制肝胆汁酸排泄
GDCA给药显著逆转了B组患者肝脏中Cyp7aEP和MRP2表达水平的升高。进一步观察到脆弱拟杆菌在WT小鼠中显著上调了胆汁酸合成基因的表达，抑制了BSEP和MRP2的表达，而在FXR中没有进一步的影响−/− 小鼠。显示了脆弱拟杆菌介导的FXR信号抑制导致了胆汁酸的过度合成和肝胆汁排泄的中断，最终促进了ICP的启动。
图6 脆弱拟杆菌通过抑制FXR信号通路，促进ICP，诱导胆汁酸过度合成，抑制肝胆汁酸排泄
参考文献
[1] Gut microbiota alters host bile acid metabolism to contribute to intrahepatic cholestasis of pregnancy[J]. Nature Communications, 2023 Mar 9;14(1):1305. doi: 10.1038/s41467-023-36981-4.
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