一种新型局灶性十二指肠辐射损伤模型揭示了辐射损伤后剂量、时间和空间依赖的微生物组扰动

目的：十二指肠是立体定向消融放疗（SABR）中的关键危及器官。了解放射性肠损伤（RIII）的机制可能揭示减少SABR毒性的新策略。肠道微生物组参与RIII；然而，现有的临床前模型要么需要手术操作，要么无法重现SABR中使用的高剂量适形治疗野，混淆了微生物组研究。我们开发了一种非侵入性局灶性肠道照射模型，以评估高剂量十二指肠照射后十二指肠和粪便中的微生物组动态。方法与材料：C57BL/6J小鼠使用小动物照射器接受假处理或局灶性照射（12或18 Gy）至近端十二指肠。在治疗后第4、14和91天收集粪便和十二指肠组织样本，并处理进行细菌16S rRNA基因V4区域扩增子测序（Illumina MiSeq平台）。计算微生物组多样性指标，多变量线性混合模型确定了与放射治疗相关的细菌分类群。结果：口服碘造影剂可实现十二指肠可视化，100%的小鼠存活至安乐死。局灶性十二指肠照射导致十二指肠细菌群落组成的剂量和时间依赖性变化，而这些变化在粪便中未观察到。在治疗后第4天和第14天，18个十二指肠分类群显著扰动，而粪便中仅有2个分类群显著改变。结论：我们的局灶性十二指肠照射模型安全、耐受性好且易于实施。它能够表征急性和晚期损伤阶段的微生物组扰动，并作为测试新的RIII缓解策略的平台。我们的发现揭示，照射诱导的十二指肠微生物组变化是剂量、时间和空间依赖性的，并且不反映在粪便样本中。这些结果强调了直接评估组织相关微生物群的必要性，因为仅依赖粪便样本可能忽视驱动损伤和修复的关键局部微生物动态。