“肠道菌群-D型氨基酸代谢-氧化应激”在非酒精性脂肪性肝炎发病机制中的作用研究

Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) is a global disease affecting people of every age level and every ethnicity. Non-alcoholic.steatohepatitis (NASH) is a critical pathological stage of NAFLD, which is destined to higher incidence of cirrhosis and liver failure. Oxidative stress is considered the most potent hit for the pathogenesis of NASH, in which the gut microbiome can contribute through a number of putative mechanisms. To date, the exact mechanism for the pathogenesis of NASH is not clear. D-amino acids (DAAs) is a major component of bacterial cell wall. Our preliminary data indicated that DAAs could play a potent role in the pathogenesis of NASH. Therefore, the study proposed here is to study the characteristic change in DAA metabolism in an animal model and cell-culture model of NAFLD, to analyze the impact of DAA metabolism on hepatic oxidative stress, to establish the molecular mechanism of DAA metabolism contributing to NASH pathogenesis, and to ascertain whether blood DAAs or DAA oxidase (DAO) can serve as a disease marker for early diagnosis of NASH. The current study will enrich our knowledge on the interactions between humans and their gut microbiome, and provide novel targets for the management of microbiome related diseases including NASH.

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一种累及各种年龄和大多数种族人群的全球性疾病。非酒精性脂肪性肝炎（NASH）是NAFLD由良性向恶性发展的关键病理阶段，虽然已知氧化应激是导致NASH的最关键因素，肠道菌群参与NASH的形成，但截至目前，NASH的确切发病机制仍不清楚。D型氨基酸（DAAs）是肠道细菌细胞壁的主要成分之一。我们在前期研究中发现DAAs可能是引起NASH的潜在致病因子。因此，本研究拟通过利用动物模型和细胞模型观察NASH肝脏中DAA代谢的特征性改变，分析DAA代谢改变对于NASH患者肝脏氧化应激的影响，阐明DAAs加重肝组织氧化应激的分子机制，明确血液中增加的DAAs或其氧化酶DAO含量能否作为NASH早期诊断的标志物及作为预防和治疗NASH的新靶标。从DAAs这一新角度深入认识肠道菌群与宿主之间的交互作用，为有效防治包括NASH在内的相关疾病提供新思路。

本研究通过利用细胞模型和动物模型观察NASH肝脏内DAAs代谢的特征性改变，分析DAAs代谢改变对NASH患者肝脏氧化应激的影响，阐释DAAs参与肝组织氧化应激的分子机制，明确血液中增加的DAAs氧化酶DAO含量能作为NASH诊断的标志物及作为预防和治疗NASH的新靶标，为科学阐释肠道菌群与宿主之间的相互作用提供实验依据。. 本课题研究了NASH大鼠模型DAAs代谢的特征性改变，肠屏障功能及肠道菌群组成的变化，阐释了DAAs参与肝组织氧化应激的的分子机制。通过NASH细胞模型进一步证明DAAs参与氧化应激，促进NASH形成。研究发现，与正常对照组相比，HF组大鼠肝功能受损，血糖血脂水平增加，腹主动脉及肝门静脉血清LPS、Insulin和TNF-α升高，肠屏障功能破坏，DAO和PGLYRP2表达增加。肠道菌群检测结果提示包含大量DAAs的革兰氏阳性菌发生改变；通过病理、肝功能、血脂血糖、LPS、Insulin和TNF-α指标发现，DSS饮水联合高脂饮食组大鼠均较高脂饮食模型比有所减轻。在细胞部分，正常大鼠BRL3A肝细胞上DAO自身表达低，加入D-丙氨酸或混合脂肪酸能诱导氧化应激水平，ROS增高，MDA水平升高，SOD降低，且DAO、PGLYRP2表达增加；但是加入混合脂肪酸联合D-丙氨酸并不能在协同引起氧化应激水平增强。在敲减DAO的BRL3A细胞系中，混合脂肪酸依然使得氧化应激产物4HNE增多，但是活性氧水平、MDA水平未能明显升高。