科研进展

实验室王健课题组发现肺动脉高压中肠-肺轴的微生物组和代谢组失调

2022-09-19167

近期,实验室王健教授团队在国际期刊Microbiological Research (IF=5.070)上发表题为“Microbiome and metabolome dysbiosis of the gut-lung axis in pulmonary hypertension”的文章。该研究旨在通过左肺动脉结扎(LPAL)建立的肺动脉高压(PH)大鼠模型中的肠道微生物群特征,以及肠道微生物群失调与盲肠粪便和肺组织代谢组学之间的相互作用,以强调之前未知的肠道微生物组和肺-肠轴在长期高剪切力诱导的PH中的作用,并为PH的治疗、诊断或管理提供新的思路。


研究背景和意义

肠道菌群失调可以通过多种机制,包括免疫和代谢变化,显著影响宿主的病理生理状态。呼吸道和肠道中微生物组成和活性的变化被称为共生紊乱,被认为与免疫反应改变和肺部疾病的发展有关。已有研究表明,肠道菌群失调与肺动脉高压(PH)的疾病发展有关,但目前研究大多集中在心肺血管生理和病理方面。因此,PH也应被认为是一种通过多器官相互作用介导的系统性疾病综合征,包括潜在的“肠-肺轴”。

左肺动脉结扎诱导肺动脉高压(LPAL-PH)大鼠模型通过增加右肺动脉的血流剪切应力和拉伸来模拟慢性血栓栓塞性肺动脉高压(CTEPH)的发病机制,为微生物群和肺之间通过潜在的“肠-肺轴”的致病联系提供了证据,进而为LPAL-PH的机制和转化医学研究提供了新的角度。

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肺动脉结扎诱导肺动脉高压模型大鼠(LPAL-PH)与假手术组(SHAM)大鼠模型的血流动力学和肺肠形态改变。


研究背景和意义

本研究首次报道了高剪切应力诱导的PH大鼠模型与典型的肠道病理改变相关,如纤维化增加、肠壁肌肉组织、绒毛发育不良和肠道通透性增加。肠道病理异常与肠道微生物组和代谢组以及肺代谢组的显著改变有关。与假手术组(SHAM)相比,LPAL-PH大鼠肠道菌群的变化主要表现为芽孢杆菌属(Sporobacter)增多,真杆菌属(Eubacterium)、三角洲蛋白细菌属(Deltaproteobacteria)和硫代弧菌属(Desulfovibrio)减少。在LPAL-PH与SHAM大鼠的肠道代谢组中,保护性代谢物(如丁酸、丙酸)和致病代谢物(如促炎介质)的丰度不平衡。此外,肠道微生物组的改变与LPAL-PH大鼠肠道和肺部代谢组的改变密切相关。这些发现丰富了我们对肠道微生物组的独有特征和长期高剪切应力引起的LPAL-PH中“肠-肺轴”的密切联系的理解,为CTEPH提供了新的治疗、诊断或管理思路。

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肠道微生物组学和肺代谢组学的相关性分析