雌激素缺乏对高脂饮食引发非酒精性脂肪肝小鼠肠道菌群调控的宏基因组学研究

摘要

目的 通过宏基因组测序绘制雌激素缺乏状态下高脂饮食诱导的非酒精性脂肪肝(NAFLD)的肠道菌群图谱。方法 将18只C57/6雌性小鼠随机分为3组：对照组(普通维持饲料)、模型组(高脂饲料)、卵巢切除组(卵巢切除术+高脂饲料)。饲养10周后，采集血清、肝脏与粪便样本并测量小鼠体质量及肝脏质量，检测血清雌二醇(E2)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)水平以及肝脏甘油三酯(TG)含量，并结合HE和油红O染色，评估各组肝脏的组织病理学改变及脂滴累积情况。对小鼠粪便进行宏基因组测序以分析各组小鼠肠道菌群的结构与功能变化情况。结果 卵巢切除组血清E2水平显著低于对照组和模型组(P<0.001),表明雌激素缺乏模型构建成功。与对照组相比，模型组的体质量、肝脏重量、血清ALT、AST及肝脏TG含量显著增加(P<0.05);而与模型组相比，卵巢切除会显著加剧这些指标的改变(P<0.05)。组织学观察显示，高脂饮食诱导了模型组的肝脏脂肪变性，而卵巢切除进一步加剧了这一病理过程。宏基因组测序结果显示，模型组和卵巢切除组肠道菌群α多样性相较对照组均显著降低(P<0.05);模型组肠道优势菌Bacillota的丰度相较对照组降低，卵巢切除后Bacillota的丰度进一步降低。物种组成分析表明，各组间肠道菌群物种组成存在显著差异，结合进一步的LEfSe分析鉴定出：Thioalkalivibrio菌属相对丰度在模型组特异性增加；Akkermansia菌属中的Akkermansia＿muciniphila在模型组降低，而在卵巢切除组中显著增加。通路预测分析鉴定出卵巢切除组脂质代谢通路、能量代谢通路等较对照组与模型组上调。Spearman相关性分析结果显示，Odoribacter菌属的相对丰度与肝脏损伤、脂质变性相关指标呈正相关，而Lepagella菌属与其呈负相关，仅Akkermansia菌属的相对丰度与雌激素水平具有显著的负相关性(P<0.05)。结论 雌激素缺乏可加剧高脂饮食诱导的肝脏脂肪变性，其作用机制与加重肠道菌群失调有关。Akkermansia＿muciniphila可能是雌激素缺乏状态下NAFLD小鼠肠道微生态发生特征性改变的关键菌种。

关键词

雌激素缺乏 / 高脂饮食 / 非酒精性脂肪肝 / 宏基因组学

基金资助

国家自然科学基金重点项目(NO:82130065)