氟化物通过调节回肠中的IL-17A和双歧杆菌诱导肝肠损伤及维生素B2的缓解作用

Fluoride induces hepatointestinal damage and vitamin B2 mitigation by regulating IL-17A and Bifidobacterium in ileum.

作者信息Chen Liang, Cuicui Zhuang, Chenkai Cheng, Jian Bai, Yue Wu, Xiang Li, Jie Yang, Bohui Li, Weixiang Fu, Qianlong Zhu, Jiawei Lv, Yanjia Tan, Ram Kumar Manthari, Yangfei Zhao, Jundong Wang, Jianhai Zhang
PMID39097090
期刊J Adv Res
发布时间2025-06
DOI10.1016/j.jare.2024.07.034

实验完整度

包含IL-17A敲除与野生型小鼠模型、双歧杆菌补充模型,并通过组织病理、生化检测、16S rDNA测序、RT-qPCR和Western blot等多层级验证功能与机制。

主要模型

野生型C57BL/6J小鼠 IL-17A基因敲除小鼠 双歧杆菌补充氟化物处理小鼠模型

重点核对

氟化钠剂量:24 mg/kg bw,口服灌胃 维生素B2剂量:5 mg/kg bw核黄素磷酸钠,口服灌胃 双歧杆菌补充:0.2 mL 1×10^9 CFU/mL双歧杆菌溶液,每日灌胃 处理时间:13周(IL-17A模型)或10周后补充8周(双歧杆菌模型) 样本量:每组8只小鼠,生化检测n=6,Western blot n=4

摘要

氟中毒是一种全球性公共卫生疾病,影响超过50个国家和5亿人。过量的氟化物会损害肝脏和肠道,但其机制和治疗方法仍不清楚。本研究旨在探讨氟化物诱导的肠道-肝脏损伤以及维生素B2缓解的机制。方法:建立氟化物和/或维生素B2处理的IL-17A敲除和野生型小鼠模型,评估肝脏和肠道的形态和功能变化、总胆汁酸生物合成、代谢、转运及FXR-FGF15信号通路的调节,并通过16S rDNA序列进一步分析回肠微生物组。最后,设计了双歧杆菌补充小鼠模型并重新检测上述指标。结果:结果表明,氟化物通过改变总胆汁酸的合成、转运体及FXR-FGF15通路调节,诱导肝肠损伤和肠肝循环紊乱。重要的是,回肠被发现是最敏感的,氟化物改变了回肠微生物组,特别是降低了双歧杆菌的丰度。而维生素B2补充通过IL-17A和回肠微生物组减轻了氟化物诱导的肠肝循环功能障碍,双歧杆菌补充也逆转了氟化物诱导的肝肠损伤。结论:氟化物通过改变总胆汁酸合成、转运体及FXR-FGF15信号调节,诱导肝脏和肠道组织的形态和功能损伤以及肠肝循环紊乱。维生素B2通过IL-17A敲除和回肠微生物组调节减轻了氟化物诱导的肠肝循环紊乱。回肠被发现对氟化物最敏感,导致回肠微生物组改变,特别是双歧杆菌的减少。此外,双歧杆菌补充逆转了氟化物诱导的肝肠损伤。本研究不仅阐明了氟化物引起肝肠毒性的新机制,而且提供了维生素B2的新生理功能,这将有助于氟中毒和其他肝肠疾病的治疗。

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
氟化物是否通过影响回肠IL-17A和微生物组导致肝肠损伤及肠肝循环紊乱,以及维生素B2能否缓解这些损伤?
核心机制
氟化物通过改变总胆汁酸合成、转运体及激活FXR-FGF15信号通路,诱导肠肝循环紊乱;IL-17A参与调节,维生素B2通过抑制IL-17A和调节回肠微生物组(特别是恢复双歧杆菌丰度)来缓解损伤。
主要证据
利用IL-17A敲除和野生型小鼠模型,结合16S rDNA测序、RT-qPCR、Western blot和组织病理学检测,证实氟化物改变回肠菌群并激活FXR-FGF15通路,双歧杆菌补充逆转肝肠损伤。
研究意义
揭示了氟化物肝肠毒性的新机制,提供了维生素B2的新生理功能,为氟中毒及其他肝肠疾病的治疗提供靶点。

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

建立氟化物和维生素B2处理的小鼠模型

探究氟化物单独或联合维生素B2对小鼠肝肠的影响及IL-17A的作用。

对野生型和IL-17A敲除小鼠进行分组:对照组、NaF组、Ribo组、NaF+Ribo组,通过灌胃给予相应处理,持续13周,然后处死并收集样本。

2

评估肝脏和肠道组织形态与功能

检测氟化物导致的肝肠组织病理变化和肝功能指标改变。

使用H&E染色检查肝脏、十二指肠、空肠、回肠和结肠的组织形态;检测血清ALT、AST、TBIL、DBIL、TP和TBA等生化指标。

3

分析回肠微生物组

验证回肠是对氟化物最敏感的部位,并分析菌群变化。

提取回肠内容物DNA,进行16S rDNA测序,分析菌群多样性和丰度变化。

4

检测胆汁酸合成、转运及FXR-FGF15信号通路

探究氟化物干扰肠肝循环的分子机制及维生素B2的调节作用。

通过RT-qPCR检测肝脏CYP7A1、CYP8B1、FXR、SHP、FGFR4等基因表达,检测回肠FXR、FGF15等;通过Western blot检测肝脏FXR和SHP蛋白表达;测定血清和肝脏TBA、T-CHO含量。

5

验证双歧杆菌补充对氟化物损伤的逆转作用

验证双歧杆菌在氟化物诱导的肠肝循环紊乱中的保护作用。

建立氟化物+双歧杆菌补充小鼠模型,检测肝肠组织形态、TBA和T-CHO水平、胆汁酸合成酶及FXR-FGF15通路相关基因表达。

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。

评估组织形态
检测生化指标
分析微生物组
检测基因表达
检测蛋白表达
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
生化检测试剂盒南京建成生物工程研究所--
酶标仪Thermo Fisher--
DNA提取试剂盒Omega, Inc.D4015
TRIZOL试剂北京康为世纪生物科技有限公司--
PrimeScript RT Master Mix试剂盒----
MX3000Pro PCR仪Stratagene Company--
BCA蛋白定量试剂盒Boster--
兔抗FXR抗体Biossbs-12867R
兔抗SHP抗体Biossbs-12867R
兔抗GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
HRP标记的二抗ImmunowayRS0002
增强化学发光试剂Seven Biotechnology--
FluorChem Q成像系统ProteinSimpleFCQ

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
动物模型建立
小鼠品系、周龄、性别、来源,氟化钠和维生素B2剂量、给药途径、处理时间
阅读提示:Materials and Methods: Mouse models
组织病理学检查
组织固定方法、切片厚度、染色步骤
阅读提示:Materials and Methods: Histopathological examination
生化指标检测
检测指标、试剂盒来源、仪器
阅读提示:Materials and Methods: Biochemical assays
16S rDNA测序
样本量、DNA提取试剂盒、测序平台、分析流程
阅读提示:Materials and Methods: 16S rDNA sequencing and Sequencing analysis
基因表达检测
RNA提取方法、反转录试剂盒、PCR引物序列、反应条件
阅读提示:Materials and Methods: Real-time PCR, Table 1
蛋白表达检测
一抗和二抗的稀释比、孵育时间、检测系统
阅读提示:Materials and Methods: Western blotting
双歧杆菌补充模型
双歧杆菌菌株、浓度、体积、给药时间
阅读提示:Materials and Methods: Mouse models (Bifidobacteria supplementation)