丁酸梭菌通过抑制Notch通路促进MUC2分泌改善吲哚美辛诱导的肠病

Clostridium butyricum ameliorates indomethacin-induced enteropathy by promoting MUC2 secretion via suppressing the Notch pathway.

作者信息Lanping Zhu, Yang Luo, Yaxin Liu, Siyuan Sun, Junjie Yuan, Lijun Zhang, Weilong Zhong, Shuang Ma, Zihan Yu, Jinjie Zhou, Xin Chen, Jingwen Zhao
PMID40177488
发布时间2025-03-19
DOI10.3389/fmicb.2025.1509876

实验完整度

高

包含动物模型(C57BL/6J小鼠IND肠病模型)和细胞模型(Caco2、LS174T)两个证据层级,并通过Western blot、qRT-PCR、免疫组化、免疫荧光等进行了功能与机制验证。

主要模型

C57BL/6J小鼠吲哚美辛诱导肠病模型 Caco2细胞(肠上皮屏障模型) LS174T细胞(杯状细胞模型)

重点核对

小鼠分组:CON、IND、CB+IND,每组6只,灌胃给药14天,IND剂量5mg/kg,CB剂量1×10^8 CFU Caco2细胞:IND浓度400μM,CBS浓度1:25,预处理8h,共孵育24h LS174T细胞:CBS浓度1%、2%、5%处理48h,VPA浓度50、100μM 检测指标:体重、食物摄入、小肠长度、组织病理评分、中性粒细胞浸润(Ly6G)、炎症因子(IL-1β、TNF-α、IL-10)、紧密连接蛋白(occludin、ZO-1、claudin-1/3/4)、肠通透性(D-乳酸、TEER)、增殖(Ki67)、凋亡(cleaved caspase-3)、杯状细胞(PAS)、MUC2、Notch通路(HES-1、MATH-1) 统计方法:Shapiro-Wilk检验、单因素方差分析、Kruskal-Wallis检验,p<0.05为显著

摘要

非甾体抗炎药(NSAID)肠病是一种严重的临床并发症,目前尚无有效治疗方法。通过饮食和营养靶点调节肠道微生物群是预防NSAID肠病的一种有前景的策略。本研究旨在探讨益生菌丁酸梭菌(CB)对吲哚美辛(IND)诱导的肠病的保护作用及其潜在机制。C57BL/6J小鼠接受CB治疗14天,并在最后7天同时灌胃IND。用IND刺激Caco2细胞以评估CB上清液(CBS)对肠屏障功能的影响,并使用LS174T细胞验证CBS对Notch信号通路的调节作用。我们的研究结果表明,CB治疗可预防厌食和体重减轻,减轻肠病的严重程度,并减少小肠的炎症反应。CB还增加了紧密连接蛋白的表达,并降低了小鼠和Caco2细胞的通透性。此外,CB抑制了细胞凋亡并促进了小肠的增殖。进一步研究发现,CB增加了杯状细胞的数量和MUC2的分泌。机制上,CB可能通过抑制Notch信号通路促进MUC2分泌,这与CBS干预LS174T细胞的结果一致。总之,CB可能通过抑制Notch通路增加MUC2分泌来预防NSAID肠病。我们的研究确定了CB作为预防NSAID肠病的潜在功效,并显示了CB作为食品补充剂的前景。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
丁酸梭菌(CB)是否对吲哚美辛(IND)诱导的NSAID肠病具有保护作用,并探讨其潜在机制是否通过调节Notch信号通路促进MUC2分泌。
核心机制
CB通过抑制Notch信号通路(下调HES-1、上调MATH-1),促进杯状细胞分泌MUC2,从而增强肠道黏液屏障,减轻肠病损伤。
主要证据
在IND诱导的肠病小鼠模型中,CB治疗减轻了体重下降、炎症和组织损伤,增加了紧密连接蛋白和MUC2表达;在LS174T细胞中,CB上清液(CBS)抑制Notch通路并上调MUC2,而Notch激动剂VPA可逆转此效应。
研究意义
研究提示CB可能作为预防NSAID肠病的膳食补充剂,为开发基于益生菌的干预策略提供依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

构建动物模型与分组处理

评估CB对IND诱导的肠病小鼠整体保护作用

C57BL/6J小鼠随机分为CON、IND、CB+IND组,每组6只。CON组灌胃PBS 14天,最后7天灌胃0.5% CMC;IND组灌胃PBS 14天,最后7天灌胃IND(5mg/kg,溶于0.5% CMC);CB+IND组灌胃CB(1×10^8 CFU)14天,最后7天同时灌胃IND。记录体重和食物摄入,第15天处死取样。

2

组织病理学与炎症评估

评估IND引起的肠道损伤和炎症程度,以及CB的改善作用

取小肠组织进行H&E染色,采用Chiu's评分评估损伤;免疫荧光检测Ly6G阳性中性粒细胞浸润;ELISA检测粪便钙卫蛋白;qRT-PCR检测炎症因子mRNA(IL-1β、TNF-α、IL-10)。

3

肠道屏障功能检测

评估IND对肠道屏障的破坏及CB的保护作用

免疫组化检测紧密连接蛋白(occludin、ZO-1、claudin-1)表达;qRT-PCR检测其mRNA;ELISA检测血清D-乳酸水平;体外Caco2细胞用IND和CBS处理,检测细胞活力(CCK-8)和跨上皮电阻(TEER)。

4

增殖与凋亡检测

评估CB对IND引起的肠上皮细胞增殖抑制和凋亡的影响

免疫组化检测Ki67(增殖标志物)和cleaved caspase-3(凋亡标志物)阳性细胞比例。

5

杯状细胞与MUC2分泌检测

评估CB对杯状细胞数量和MUC2表达的影响

PAS染色计数杯状细胞;免疫组化检测MUC2阳性细胞;qRT-PCR检测MUC2 mRNA表达;免疫组化检测MUC5AC。

6

Notch信号通路机制验证(体内)

验证CB是否抑制Notch信号通路下游因子

免疫荧光检测HES-1和MATH-1蛋白表达;qRT-PCR检测MATH-1、HES-1、Notch-1 mRNA表达。

7

Notch信号通路机制验证(体外)

验证CBS对LS174T细胞Notch信号通路及MUC2的影响

LS174T细胞用不同浓度CBS(1%、2%、5%)处理48h,检测细胞活力、HES-1、MATH-1、MUC2、Notch-1的mRNA和蛋白表达;并通过VPA(50、100μM)激活Notch通路验证CBS的特异性。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
吲哚美辛SigmaCAS:文中未明确说明
羧甲基纤维素ThermoCAS:文中未明确说明
强化梭菌培养基Beosen--
改良Eagle培养基Solarbio--
杜氏改良Eagle培养基Solarbio--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Solarbio--
非必需氨基酸Solarbio--
二甲基亚砜Sigma--
细胞增殖-毒性检测试剂盒Beyotime--
Millicell ERS-2电阻仪Millipore--
Transwell小室Labselect--
抗Ly6G抗体Signalway Antibody62028
抗Notch-1抗体Signalway Antibody30991
Alexa Fluor 488标记的山羊抗兔IgGInvitrogenA-11008
DAPI染色液Sigma--
抗MATH-1抗体Biossbs-3522R
抗HES-1抗体Biossbsm-52568R
CY3荧光染料Solarbio--
FITC荧光染料Solarbio--
抗ZO-1抗体Abcamab276131
抗occludin抗体Abcamab216327
抗claudin-1抗体PTG28674-1-AP
抗Ki67抗体ThermoMA5-14520
抗cleaved caspase-3抗体ThermoPA5-114687
抗MUC2抗体Signalway Antibody53898
抗MUC5AC抗体Novus BiologicalsNBP2-15196
糖原PAS染色试剂盒Solarbio--
D-乳酸检测试剂盒Sbjbio--
钙卫蛋白检测试剂盒Sbjbio--
RIPA裂解液Solarbio--
BCA蛋白定量试剂盒Solarbio--
PVDF膜Solarbio--
抗β-tubulin抗体Signalway Antibody44032
TRIzol试剂Vazyme--
HiScript III逆转录试剂盒Vazyme--
ChamQ通用SYBR荧光定量PCR预混液Vazyme--
丙戊酸GlpbioCAS:文中未明确说明
Leica荧光显微镜Leica--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系、年龄、体重、饲养环境、分组、灌胃剂量和方案
阅读提示:Methods 2.1 和 2.3
组织病理学
组织固定、包埋、切片厚度、染色方法、评分标准
阅读提示:Methods 2.4
免疫荧光
抗体稀释比例、孵育时间、二抗选择、封片剂
阅读提示:Methods 2.5
免疫组化
抗体稀释比例、抗原修复方式、孵育时间、显色方法
阅读提示:Methods 2.6
PAS染色
染色步骤、试剂盒、计数方法(100个绒毛)
阅读提示:Methods 2.7
ELISA
试剂盒品牌、样本收集方法、操作步骤
阅读提示:Methods 2.8
细胞培养
细胞系来源、培养基成分、培养条件
阅读提示:Methods 2.9
细胞活力检测
细胞接种密度、IND/CBS浓度、处理时间、CCK-8孵育时间
阅读提示:Methods 2.10
TEER测量
细胞接种密度、模型成功标准(TEER≥500Ω·cm²)、测量时间点
阅读提示:Methods 2.11
qRT-PCR
RNA提取方法、逆转录试剂、扩增条件、内参基因
阅读提示:Methods 2.13
Western blot
蛋白提取、浓度测定、电泳条件、抗体稀释比例、显色方法
阅读提示:Methods 2.14