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動物基因工程與種質創新團隊揭示腸道菌群調控動脈粥樣硬化發生的機制

2022-03-13 22:41:33來源:中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所作者:中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所

 近日,中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所動物基因工程與種質創新科技創新團隊聯合深圳農業基因組研究所動物基因組研究中心,研究揭示了腸道菌群通過調控花生四烯酸代謝通路影響動脈粥樣硬化斑塊發生的作用機制,為動脈粥樣硬化的治療提供了新策略。相關研究成果發表在《營養學前沿(Frontiers in Nutrition)》上。

  動脈粥樣硬化是心血管系統疾病中最常見且最具危險性的疾病,代謝綜合征(MetS)是引起動脈粥樣硬化血栓形成的主要因素之一。已有研究表明,腸道菌群可以通過調節膽汁酸、糞甾醇、短鏈脂肪酸和氧化三甲胺等代謝產物的生成直接影響動脈粥樣硬化的發生,也可通過調節炎癥細胞因子間接影響動脈粥樣硬化血栓形成。然而,腸道菌群調控動脈粥樣硬化斑塊形成的機制仍未被完全闡明。

  研究人員以牧醫所培育的國際首例大型哺乳動物近交系——五指山小型豬近交系為實驗材料,對其進行高脂高膽固醇飼喂。高脂(HED)組豬與正常飲食(ND)組豬相比,HED組豬體重顯著上升,腹主動脈內膜明顯增厚,中膜膠原纖維增厚且排列紊亂,C反應蛋白濃度水平顯著升高。表明該組豬在長期高脂高膽固醇蛋白飼喂下出現代謝綜合征癥狀,并在腹主動脈區域出現動脈粥樣硬化斑塊。

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  圖1. 長期高脂高膽固醇飲食導致MetS豬發生動脈粥樣硬化

  研究人員采集了HED組豬和ND組豬不同腸段組織及內容物樣品,通過宏基因組和宏轉錄組測序分析、差異菌群分析發現,HED組豬在不同腸段內微生物多樣性均顯著下降,且有益菌豐度顯著下降而有害菌豐度顯著升高,尤其是在回腸段內容物中與產短鏈脂肪酸代謝物相關菌明顯下降。KEGG功能富集分析表明,回腸段微生物變化主要與花生四烯酸、細胞色素P450、鞘脂等代謝通路相關。通過進一步對回腸內容物、肝臟和腹主動脈組織開展非靶向代謝組分析,發現與花生四烯酸相關的代謝產物顯著富集于回腸內容物、肝臟和腹主動脈組織。以上結果表明,花生四烯酸代謝通路在腸道菌群-動脈粥樣硬化代謝軸中可能發揮著關鍵促炎反應,從而導致MetS豬發生動脈粥樣硬化。

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  圖2. MetS豬腸道菌群通過調控花生四烯酸代謝通路影響動脈粥樣硬化發生

  中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所徐松松、張秀玲和劉莎莎為該文章的共同第一作者,牟玉蓮研究員和李奎教授為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、中國農業科學院科技創新工程等項目資助。

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