肝纤维化过程中，细胞外基质过度积累会导致肝硬化、肝衰竭或肝细胞癌。目前，世界范围内面临肝纤维化发病率不断增加，且无可用药物来预防或减少肝纤维化的困境。深入探究肝纤维化发生发展机制，寻求破解困局的方法迫在眉睫。

2023年4月1日，四川大学李飞教授团队和昆明医科大学第二附属医院唐映梅教授团队在国际知名期刊Nature Communications上正式发表了题为“Parabacteroides distasonis ameliorates hepatic fibrosis potentially via modulating intestinal bile acid metabolism and hepatocyte pyroptosis in male mice”的研究性文章。该研究指出，狄氏副拟杆菌( P. distasonis )主要通过BSH-FXR-胆汁酸通路干预MPT-Caspase-11 细胞焦亡，改善肝纤维化；来自中药的有效成分雷公藤红素可促进P. distasonis的生长，表现出肝纤维化治疗潜力。

图1. P. distasonis通过增加BSH活性和抑制回肠FXR改善肝纤维化机制

肝纤维化患者体内P. distasonis水平降低

团队通过公开数据挖掘，发现临床胆汁淤积与拟杆菌（门）和副杆菌（属）水平降低有关。P. distasonis在胆汁淤积患者、肝纤维化患者和 TAA （硫代乙酰胺）诱导的小鼠肝纤维化中减少。ROC分析和相关性分析（临床样本和小鼠）显示P. distasonis具有鉴别肝纤维化能力，且与ALP、TBA、Col1a1等肝纤维化指标呈负相关。代谢组学分析显示，肝纤维化患者血清和粪便中的未结合胆汁酸/结合胆汁酸比率降低。潜在表达BSH酶的菌群中，只有P. distasonis在胆汁淤积患者和TAA诱导的肝纤维化小鼠模型中同时降低，且与临床粪便样本中的BSH表达呈正相关，表明P. distasonis可能在肝纤维化的发展中起重要作用。

图2. 胆汁淤积和肝纤维化患者降低了P. distasonis水平和BSH活性

P. distasonis改善了TAA诱导的小鼠肝纤维化

团队通过菌群移植（FMT）重建小鼠（抗生素）肠道环境，组织学显示肠道菌群失调导致TAA诱导的肝纤维化、血清和肝脏中胆汁酸等指标均增加、AST、ALT活性增加；FMT和P. distasonis移植均能改善这些指标，同时P. distasonis移植降低ALT、促炎因子和肝纤维化基因mRNA和蛋白质表达，表明总体肠道菌群和P. distasonis可以改善TAA诱导的肝纤维化。非靶向血清代谢组发现胆汁酸、酰基肉碱和脂质被P. distasonis改变；胆汁酸靶向分析发现P. distasonis降低血清和肝脏中的胆汁酸，增加回肠和盲肠中的胆汁酸含量，表明P. distasonis促进肠肝循环中胆汁酸的排泄。胆汁酸和酰基肉碱均与肝损伤指标呈正相关；P. distasonis降低了健康小鼠血清和肝脏中的胆汁酸但不影响酰基肉碱水平。TAA导致的肝胆汁酸合成和转运蛋白的基因表达被P. distasonis处理逆转，表明P. distasonis促进胆汁酸的排泄并改善肝纤维化。

图3. P. distasonis改善硫代乙酰胺 (TAA) 诱导的小鼠肝纤维化

P. distasonis增加BSH活性并抑制回肠FXR信号

根据二者正相关关系，团队预测并验证P. disasonis具有BSH活性——在厌氧条件下P. distasonis将牛磺鹅脱氧胆酸（TCDCA）转化为CDCA；小鼠经P. distasonis处理后，盲肠BSH活性、未结合/结合胆汁酸水平增加。回肠FXR参与胆汁酸的重吸收。P. distasonis抑制回肠FXR靶基因表达和蛋白质表达（非肝脏）并通过双荧光素酶实验和细胞实验进行证实。组织染色及指标活性（AST、ALT）检测表明GUDCA是回肠FXR的天然拮抗剂，可减少TAA-肝纤维化；与P. distasonis一致，GUDCA降低了血清和肝胆汁酸，促进了回肠和盲肠胆汁酸排泄，表明回肠FXR参与了P. distasonis的保护作用，改善肝纤维化。

图4. P. distasonis增加 BSH 活性并抑制回肠 FXR 信号传导

P. distasonis通过MPT-Caspase-11细胞焦亡降低肝脏TCDCA水平并改善HSC的激活

肝纤维化患者血清TCDCA和GCDCA分别增加494倍和24倍；然而，TAA-肝纤维化小鼠模型中，TCDCA是唯一在TAA处理后增加并经P. distasonis（经BSH转化为CDCA）和GUDCA处理而降低的胆汁酸，并在血清和肝脏中被抗生素增强。血清TCDCA与患者和小鼠的肝纤维化指标呈正相关。TCDCA（非CDCA）在小鼠原代肝细胞中诱导毒性。组织学分析、AST水平、促炎因子和肝纤维化 mRNA水平和血清代谢组学表明，TCDCA增强了TAA-小鼠肝损伤；增强了TAA和脱氧胆酸 (DCA) 在小鼠原代肝细胞中的毒性，表明干预TCDCA可能有助于肝纤维化治疗。

线粒体特征（线粒体嵴、基因、跨膜电位）的改变表明TCDCA在小鼠原代肝细胞中诱导了MPT（线粒体通透性转换）。TCDCA在小鼠原代肝细胞和TAA-肝损伤中诱导Caspase-11细胞焦亡途径。P. distasonis和FMT改善了TAA-肝纤维化小鼠的 Caspase-11细胞焦亡。GCDCA也可以诱导MPT 和Caspase-11细胞焦亡。随后团队测试了不同细胞，发现肝细胞和肝星状细胞HSC（Kupffer细胞除外）在TCDCA处理不同时间后都会引起Caspase-11 细胞焦亡。Caspase-11抑制剂蟛蜞菊内酯能改善小鼠原代肝细胞中TCDCA诱导的Caspase-11细胞焦亡，表明MPT和Caspase-11细胞焦亡参与了TCDCA诱导的肝损伤。此外，团队还发现Caspase-4蛋白被LX2细胞内化，增加肝纤维化和细胞焦亡基因mRNA和蛋白表达，表明TCDCA 诱导肝细胞和HSC中的MPT-Caspase-11细胞焦亡，Caspase-11细胞焦亡激活HSC（分化为肌成纤维细胞样细胞）；TCDCA刺激Kupffer细胞分泌 IL1β、TNFα和TGFβ蛋白来激活HSC。

图5. TCDCA通过MPT-Caspase-11细胞焦亡增强肝纤维化

图6. TCDCA通过增加肝细胞和HSC中的MPT-Caspase-11细胞焦亡途径激活HSC

雷公藤红素促进P. distasonis的生长

体内实验发现TAA-肝纤维化模型和健康小鼠中， 雷公藤红素增加了P. distasonis的水平并在体外实验确证。定量和定性实验表明雷公藤红素促进生物膜形成。代谢组学分析发现，雷公藤红素改变了P. distasonis的代谢物。

图7. Celastrol通过增加P. distasonis水平来防止TAA诱导的肝纤维化

雷公藤红素通过调节肠道胆汁酸代谢和减轻肝细胞焦亡改善肝纤维化

雷公藤红素可以防止TAA-肝纤维化，包括组织学、降低AST和ALT活性、促炎因子表达和肝纤维化基因和蛋白质表达，以及血清和肝脏代谢物。雷公藤红素促进了胆汁酸的排泄——降低血清和肝脏中的胆汁酸（尤其是TCDCA），增加肠道、尿液和粪便胆汁酸。与P. distasonis的效果一致，雷公藤红素增加BSH活性，抑制回肠FXR，并减弱小鼠的Caspase-11细胞焦亡。雷公藤红素对抗生素处理后的小鼠保护作用降低，2周雷公藤红素处理小鼠经FMT 可以改善TAA-肝纤维化。这些结果表明，雷公藤红素调节肠道胆汁酸代谢，并对肝纤维化具有保护作用。

P. distasonis改善MCD饮食诱导的肝纤维化

团队通过H&E、油红O、Masson三色、免疫组织化学和免疫荧光染色发现P. distasonis改善了MCD饮食诱导的肝纤维化，对脂质、AST、ALT、肝纤维化基因mRNA和蛋白表达均有所改善；靶向代谢组学表明胆汁酸排泄增加；与前面一致，BSH活性增加，回肠FXR信号被抑制，Caspase-11 细胞焦亡被改善；雷公藤红素也有类似效果，但在FXR缺失小鼠中降低，表明回肠FXR在肝纤维化的发展中发挥重要作用。

图8. P. distasonis通过增加BSH活性和降低回肠FXR改善MCD饮食诱导的肝纤维化

小结

肝主藏血，同时也是人体解毒的主要场所；肝纤维化、肝硬化、肝衰竭或肝细胞癌影响肝脏对血液的过滤、代谢和储存等功能。本研究着眼于人类肝纤维化，分别收集临床、动物和细胞样本，通过多种组学技术（非靶向代谢组、靶向代谢组、宏基因组、16S菌群测序）、菌群移植、生化分析&组织学、基因/蛋白表达、透射电镜等实验，揭示了肠道菌群通过肠道胆汁酸和肝细胞焦亡对肝纤维化的改善——肝纤维化患者P. distasonis水平降低，外源补充该菌和雷公藤红素可以通过增加BSH活性和降低回肠FXR，可调节胆汁酸代谢，减轻肝细胞焦亡，从而改善饮食诱导（TAA、MCD）的小鼠肝纤维化。当前，肠道菌群补剂受到的关注日益增加，该研究结果同样表明患者或可通过补充P. distasonis改善肝纤维化症状。

参考文献

Parabacteroides distasonis ameliorates hepatic fibrosis potentially via modulating intestinal bile acid metabolism and hepatocyte pyroptosis in male mice. Nature Communications. 2023.

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本研究通过多组学研究发现调控胆汁酸可干预肝纤维化。胆汁酸作为一类具有特殊生理作用的小分子，近年来被证实在多种疾病的发生发展中起重要作用。在本研究中，胆汁酸，尤其是TCDCA（~500倍）在肝纤维化患者中变化显著，与表型/指标存在强相关，并进一步成功挖掘其相关机制，再一次论证了代谢组学是最接近表型的组学这一观点。针对胆汁酸谱，麦特绘谱拥有两套绝对定量检测方案：胆汁酸基础版和胆汁酸旗舰版，支持胆汁酸与菌群联合分析；此外，以全定量靶向代谢组学技术为核心，以代谢组学与转化医学疾病研究领域为方向，麦特绘谱深耕多年累积了全球独有技术Q1000、Q300、Q200和各类小分子代谢物单独检测方法共20多套；向数百家三甲医院、科研院所和企业提供高端代谢组学一站式整体解决方案，助力客户在Science, Nature, Cell Metabolism, Immunity, Gut, Signal Transduction and Targeted Therapy, Science Translational Medicine等顶级期刊发表最新研究，累计影响因子3000+。同时，麦特绘谱还有菌群16S测序、宏基因组学、转录组学和蛋白质组学等多组学，及联合分析在内的全套解决方案。独家的检测技术、全面的数据报告及专业科研级别的售后探讨，助您科研探索之路不断创新和突破。详情请咨询绘谱热线400-867-2686，获取详细资料！

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