供肝缺血预处理延迟肝移植后急性排斥反应及其机制研究

Our previous study found that hepatic graft ischemic preconditioning (IPC) of donor repairs hepatic graft injury by promoting gut microbial restoration, thus we raise the hypothesis that gut microbial alteration is closely associated with acute rejection in hepatic graft and IPC is a possible therapy. To confirm this, our current study will establish the rat model of acute rejection post liver transplantation. We will investigate how hepatic IPC could delay the progression of acute rejection and prolong the survival of the recipients. Moreover, gripping gut microbiota as the breakthrough point, we will apply DGGE fingerprint to identify dominant bacterial community, Metagenomics to accurately present gut microbial structure, function genes and different bacterial community, and quantitative PCR to verify the difference. We will also utilize metabonomics to detect metabolic profiling in serum, urine and fecal extract liquor, and characterize microbial metabolism. Meanwhile, we will use flow cytometry and Luminex liquid chip to determine the distribution of immune cells and immune factors. Finally, we will use bioinformatics to integrate gut microbial structure and function, microbial metabolism, body metabolism, hepatic and body immune, and analyze their network and pathways. Thus, we will illustrate the mechanism that hepatic graft IPC delay acute rejection from the perspective of gut microbiota, metabolism and immune status. These findings will exert an important significance on enhancing hepatic graft function, delaying acute rejection, decreasing graft dysfunction, improving long-term survival and living quality.

基于申请人前期发现：供肝缺血预处理（IPC）诱导移植肝缺血损伤的改善促进肠道微生态恢复；肠道微生态变化与移植肝急性排斥密切相关。本项目首先建立大鼠肝移植急性排斥发生发展模型，观察移植肝IPC延迟急性排斥发生发展，延长受体生存时间。以肠道微生态为切入点，应用DGGE指纹图谱鉴定优势菌群，应用宏基因组学精确显示肠道菌群结构、功能基因和差异菌群，应用定量PCR进行差异验证；利用代谢组学检测血清、尿液和粪便萃取液的代谢谱，阐明受体代谢和菌群代谢特征；利用流式细胞术和液相芯片技术检测外周血和移植肝中免疫细胞和免疫因子特征；采用生物信息学进行肠道菌群结构功能、菌群代谢、机体代谢、机体和移植肝免疫的关联及网络通路分析，从菌群、代谢和免疫的不同角度阐明移植肝IPC延迟急性排斥反应的作用机制。研究成果对肝移植术后改善移植肝功能、延迟急性排斥、减少移植肝失功能、提高肝移植受者长期存活和生活质量具有重大意义。

肠道微生态与人体的健康和疾病密切相关。肠道菌群和宿主共生并共进化过程中，在调节宿主的消化吸收、免疫反应、代谢等方面发挥重要作用。肝癌、肝衰竭等终末期肝病的死亡率很高，肝移植是治疗终末期肝病疗效最好的方案。急性排斥反应仍是肝移植后危及生命的并发症。本项目主要开展了研究工作，取得了重要成果：.（1）.率先发现移植肝缺血预处理通过上调Treg细胞和调节肠道微生态延迟肝移植后急性排斥反应，进而延长肝移植急性排斥受体的生存时间，这些发现为阻止肝移植后急性排斥提供了有效的策略。.（2）.率先发现肝癌患者存在肠道微生物组紊乱，并基于肠道微生物组建立了肝癌的早期、无创诊断工具，实现了跨区域验证，成果发表在2019年消化顶级期刊Gut (IF: 17.943)，入选“2019肿瘤标志物临床应用年度十大进展”。.（3）.基于肠道微生物组-免疫组-代谢组学互作分子网络阐明了人参皂苷纳米化抑制肝癌生长和转移的作用机制 （Small 2019, IF: 10.856）。.（4）.作为共同第一作者创新性提出代谢重编程在肝衰竭进展中的作用和机制，发现靶向脂肪酸氧化的曲美他嗪可显著改善肝衰竭患者的生存结局 (Adv Sci 2020, IF: 15.804)。.（5）.构建了一种新型的有机纳米治疗药物，通过级联反应，释放抗癌药物和活性氧，实现化疗/化学动力联合治疗，协同抗肝癌，有效避免了化疗副作用（Adv Mater 2019，IF: 25.809）。.（6）.研究发现肝移植后最佳的免疫抑制剂诱导稳定的肠道微生态（World J Gastroenterol 2018）。.（7）.率先鉴定了肝移植后正常肝功能和异常肝功能的肠道微生态特征，建立了基于肠道微生物组的肝功能状态区别模型（Frontiers in Microbiology 2019）。.该项目的开展为肝移植并发症的防治提供新策略，为肝癌的早期诊断提供了无创的新工具，为肝衰竭的治疗提供了临床实践的新方案，为肝癌的纳米化药物治疗提供新策略。