肠道菌群失调对早产儿肠外营养相关肝损害作用及机制研究

Parenteral nutrition-associated liver disease (PNALD) is one of the most common complications in preterm infants with long-term parenteral nutrition (PN) support. However, it still lacks effective strategies for prevention and treatment, since the etiology of PNALD has not been fully understood. Bacterial translocation and intrahepatic cholestasis have been identified as the main causes of PNALD. Our preliminary studies revealed that long-term PN support in preterm infants resulted in significant changes in microbial community, typically an increase in enterobacteriaceae abundance and a decrease in lactobacillaceae abundance. On one hand, elevation of enterobacteriaceae abundance may activate JNK-2-CUGBP1 pathway, leading to the disruption of intestinal barrier and consequent bacterial translocation; On the other hand, diminish of lactobacillaceae abundance may repress FXR-FGF19 pathway, leading to the aberrant metabolism of bile acids and consequent intrahepatic cholestasis. To verify these hypothesis, we use the preterm-piglet model to study 1) the effects and mechanisms of enterobacteriaceae in the disruption of intestinal barrier; 2) the role of lactobacillaceae in intrahepatic cholestasis; 3) the interventional effects of optimization of microbiota on the pathogenesis and development of PNALD. Our study will provide potential therapeutic targets for PNALD in preterm infants.

早产儿肠外营养相关肝损害（parenteral nutrition-associated liver disease，PNALD）发生比例高、机制不清、临床防治困难。研究证实肠道菌群参与婴幼儿肠炎等多种疾病发病过程，迄今尚未报道肠道菌群对早产儿PNALD作用。肠屏障损伤及肝内胆汁淤积是PNALD重要原因。前期研究显示PNALD患儿肠杆菌增多、乳杆菌减少。肠杆菌增多可能激活肠道JNK-2-CUGBP1通路，导致肠屏障损伤进而造成肠道细菌移位；乳杆菌减少可能抑制FXR-FGF19通路，导致胆汁酸代谢异常进而造成肝内胆汁淤积。为验证以上假说，本项目拟利用早产小猪模型研究：肠杆菌在肠屏障损伤中的作用及机制；乳杆菌在肝内胆汁淤积中的功能和机制；调节肠杆菌、乳杆菌对早产儿PNALD发生的干预作用。通过以上研究可能为早产儿PNALD临床防治提供新的靶点。

早产是全球范围内常见的临床问题，我国早产发生率已达到8 %左右。早产儿的高残疾率和死亡率给整个社会和家庭带来巨大的经济和精神负担。随着肠外营养（parenteral nutrition, PN）的发展和临床应用，早产儿的生存率已有明显提高，但随着长期使用PN，婴幼儿PNALD的发生率高达60-85%，若不经有效救治,15%的患儿会发展成终末期肝病，而终末期肝病的死亡率接近100%。目前对于早产儿PNALD发生机制不清，临床防治困难。研究证实肠道菌群参与婴幼儿肠炎等多种疾病发病过程，迄今尚未报道肠道菌群对早产儿PNALD作用。首先，我们研究发现了0-3个月早产儿肠道菌群的发育特点，比较了其与顺产健康足月儿肠道菌群功能构成差异；鉴定了影响早产儿肠道菌群正常建立的临床因素（肠外营养、抗生素服用等）及环境因素（胎龄、喂养方式）；提示了干预肠道菌群是早产儿PNALD防治的潜在策略。其次，我们成功建立了巴马仔猪PNALD模型,成功模拟了早产儿PNALD发生；我们研究发现乳杆菌（Lactobacillus plantarum）给予增加了健康微生物如Prevotella属的相对丰度，降低了条件致病菌如Fusobacterium属的相对丰度，改善了肠道通透性和肝脏损伤；FXR激动剂Tropifexor干预改变了小猪肠道微生物群组成并影响门静脉血清、肝脏组织和结肠内容物的胆汁酸含量和构成；Tropifexor显著增加PN小猪回肠FGF19表达,抑制肝脏胆汁酸合成；Tropifexor减轻肠黏膜萎缩程度、恢复肠绒毛高度、降低LPS和IL-1β水平，改善PN小猪肠屏障功能；鱼油脂肪乳剂改变了血清中胆汁酸组成，降低次级胆汁酸与初级胆汁酸的比例。鱼油脂肪乳剂改变胆汁酸组成和肠道微生物组物种组成，增强抗氧化能力，减轻炎症反应，改善PNALD和肠屏障损伤。最后，我们揭示了乳杆菌、FXR激动剂可通过改变肠屏障功能及胆汁酸的“肠肝循环”对早产儿PNALD起作用。为此，我们研究成果为早产儿PNALD提供了更为切近临床的动物模型，为早产儿PNALD临床防治提供新的靶点和诊治策略。