基于肠道菌群探讨金枪鱼油对小鼠类风湿性关节炎的影响及其机制

Rheumatoid arthritis (RA) is a common autoimmune disease that results in cartilage degradation and progressive disability, and various studies reported the change of gut microbiota composition were associated with the onset, progression and alleviation of RA. Moreover, dietary supplementation with tuna oil was proved to alleviate the RA and induced the gut microbiota modulation. However, the mechanisms of the tuna oil induced RA alleviation via gut microbiota modulation remain unclear. In this study, the MiSeq and UPLC-MS were used to measure the effects of tuna oil on gut microbiota modulation and metabolism alteration. Subsequently, horizontal faeces transplantation was used to identify the functions of gut microbiota on RA alleviation, as well as gut microbiota modulation and metabolism alteration, and compared with the probiotics-like functions of tuna oil on RA alleviation. This study aims to extend the tuna oil-gut microbiota-RA axis to clarify the interactions between these three, and we propose that it will aid in the screening of microbiota-directed strategies for the RA alleviation.

类风湿性关节炎是一种全身免疫性疾病，它的发病受肠道菌群结构的影响，且伴随肠道菌群的变化，而富含n-3多不饱和脂肪酸的金枪鱼油具有调节肠道菌群和控制类风湿性关节炎的双重功效。为进一步明确金枪鱼油是如何通过肠道菌群对小鼠类风湿性关节炎产生影响，本项目联用16S rRNA MiSeq测序和UPLC-MS代谢物组分析技术，阐明金枪鱼油诱导的类风湿性关节炎小鼠肠道菌群应答特征；进而利用菌群移植技术验证肠道菌群功能，明确菌群移植干预对疾病控制、菌群结构和菌群代谢的影响，并将其和金枪鱼油干预方式进行比较，初步建立金枪鱼油-肠道菌群-小鼠类风湿性关节炎轴，揭示三者之间的相互作用机制。本项目研究成果可为新型类风湿性关节炎治疗方式开发提供理论依据，也为金枪鱼产业高值化转型提供参考。

类风湿性关节炎是一种全身免疫性疾病，而膳食金枪鱼油具有缓解类风湿性关节炎的功能。肠道菌群调节视角是阐明膳食补充剂营养活性的常见手段，但是，金枪鱼油是否通过肠道菌群介导其抗炎活性，在本项目之前尚未被清楚解析。本项目中，我们利用II型胶原诱导类风湿性关节炎小鼠模型（CIA模型），通过关节形貌观察和炎症因子水平测定明确了金枪鱼油的抗炎活性，揭示了金枪鱼油可以通过平衡成骨细胞和破骨细胞代谢、调控Wnt1/β-catenin和NF-κB信号通路缓解类风湿性关节炎的分子机制。此外，16S rDNA高通量测序发现，金枪鱼油缓解CIA小鼠过程中伴随肠道菌群结构变化，表现为菌群丰富度和多样性增加、短链脂肪酸产生菌和益生菌丰度增加以及Prevotella、Porphyromonas等致病菌丰度减少。随后，我们利用菌群移植技术旨在进一步厘清肠道菌群与金枪鱼油抗炎活性之间的因果关系，结果发现其抗炎活性可以通过肠道菌群转移，即肠道菌群介导了金枪鱼油在胶原诱导型类风湿性关节炎小鼠中的抗炎活性，但是两类干预方式对肠道菌群的调节方式并不完全相同。本项目以金枪鱼油为研究对象，以胶原诱导型类风湿性关节炎为模型，以肠道菌群为切入点，系统阐明了金枪鱼油抗炎活性的分子作用机制，并特色鲜明的提出了肠道菌群介导金枪鱼油抗炎活性这一重要结论。本项目的研究为机制清晰的鱼油产品推广奠定了理论基础，也拓展了肠道菌群在宿主抗炎活性方面的功能，同时为后续进一步聚焦肠道菌群如何介导抗炎活性提供了前期研究基础。在该项目基金支持下，已发表4篇基金编号（31800117）编注的SCI研究论文，培养硕士研究生3人，超额完成了项目书计划任务。