【 J.Adv.Res.】中国农业科学院与密苏里大学联合团队聚,揭示DON致肠道菌群失调传递毒性触发肝脏炎症的核心通路机制

点击蓝字

关注我们

文章信息

研究背景

    脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）是镰刀菌产生的常见霉菌毒素，广泛污染谷物，通过食物链进入人体后，主要靶向肠道屏障，引发肠道炎症和菌群失调。既往研究表明DON可直接导致肝损伤，但肠道菌群在DON诱导肝脏炎症中的具体作用机制尚不明确。

    本研究聚焦“肠道-肝脏轴”，探索DON是否通过扰乱肠道微生物间接触发肝脏炎症，为霉菌毒素系统性毒性提供新视角。

核心问题

1. 明确DON对肠道屏障和菌群结构的影响

    探究DON是否破坏肠道紧密连接蛋白（如ZO-1、Occludin），改变微生物组成（如厚壁菌门、拟杆菌门比例）。

1. 阐明肠道菌群失调与肝脏炎症的因果关系

    通过粪菌移植（FMT）实验，验证DON诱导的菌群失调是否独立于毒素直接暴露而引发肝损伤。

1. 识别关键微生物驱动因子

    Alloprevotella和Pseudomonas等菌属在肠道屏障破坏和肝脏TLR4/MyD88/NF-κB通路的作用

1. 解析肝脏炎症的转录调控机制

    如何通过转录组学挖掘DON及菌群移植对肝细胞免疫通路（如JAK-STAT、TLR信号）的调控网络。

研究方法

1. 实验动物：选用 SPF 级昆明小鼠，分两阶段开展动物实验。

· 第一阶段：设置对照组、低 / 高剂量 DON 组，连续灌胃 30 天，观察毒性反应。

· 第二阶段：构建粪菌移植模型，将 DON 处理供体鼠的粪菌移植给无菌化受体鼠，持续 40 天。

1. 样本检测：测定体重、脏器系数、血清生化与炎症因子；对肝、结肠做组织病理染色。

2. 分子检测：用 qPCR 和 Western blot 检测肠道屏障、炎症通路相关基因与蛋白表达。

3. 组学分析：通过 16S rDNA 测序分析肠道与肝脏菌群，转录组测序分析肝脏基因表达差异。

4. 数据统计：采用单因素方差分析，以p<0.001为差异显著。

核心发现

1. DON剂量依赖性地破坏肠道屏障：高剂量DON（4 mg/kg）显著降低ZO-1、Occludin表达，增加肠道通透性，导致血清LPS升高。

2. 肠道菌群失调是肝脏炎症的关键媒介：FMT实验证明，移植DON暴露小鼠的菌群可在未直接接触毒素的受体小鼠中复现肝损伤。

3. Alloprevotella和Pseudomonas为核心致病菌属：Alloprevotella（降解黏蛋白）与肠道屏障损伤正相关；Pseudomonas在肝脏富集，激活TLR4/MyD88通路。

4. 肝脏转录组揭示免疫通路激活：DON直接暴露及菌群移植均上调炎症相关基因（如IL-1β、TLR4），富集于JAK-STAT、TLR等信号通路。

研究结果

    小鼠口服DON（2 mg/kg或4 mg/kg）30天后，高剂量组体重显著下降，结肠黏膜结构破坏，紧密连接蛋白ZO-1和Occludin表达降低。16S rRNA测序显示，DON剂量依赖性地降低肠道菌群多样性（Chao1指数），拟杆菌门和厚壁菌门比例变化，Alloprevotella显著富集。

Fig. 1. 口服DON暴露对小鼠在30天后的影响。

    DON暴露后，肝脏炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）mRNA表达上调，血清ALT/AST水平升高，肝组织出现炎性浸润。Western blot证实TLR4、MyD88、IκB蛋白表达增加，表明TLR4/MyD88/NF-κB通路激活。

Fig. 2. 不同DON浓度下对于肝脏的影响

    受体小鼠移植DON暴露菌群后，虽未直接接触毒素，但仍出现肠道屏障损伤、血清LPS升高、肝脏炎症细胞浸润及TLR4/MyD88通路激活，证明菌群失调可独立引发肝损伤。

Fig. 3. FMT后出现肠道屏障损伤、血清LPS升高、肝脏炎症细胞浸润及TLR4/MyD88通路激活

    Spearman分析显示，Alloprevotella与血清LPS正相关，Pseudomonas与肝脏IL-1β、MyD88表达正相关，提示二者通过破坏屏障和激活免疫通路推动肝损伤。

Fig. 4. 盲肠相关微生物群与宿主表型之间的关联分析

Fig. 5. Spearman分析证实菌群与肝脏的相关性

    DON暴露组肝脏差异表达基因主要富集于非酒精性脂肪肝病、mTOR信号等通路；FMT组基因则富集于JAK-STAT、病毒性心肌炎等免疫通路，表明菌群失调特异性调控肝脏炎症反应。

Fig. 6. 通过KEGG证实菌群失调特异性调控肝脏炎症反应

Fig. 7. 差异表达基因（DEGs）的比较功能富集分析

文章小结