建立放射性肺损伤小鼠模型及FMT干预
验证FMT对RILI的保护作用及其对抗生素预处理的依赖性。
对C57BL/6J小鼠进行20 Gy全肺照射，建立TLI模型，并分为Control、TLI、TLI+FMT、TLI+ABS等组。FMT组先给予抗生素鸡尾酒预处理5天，再口服灌胃粪便菌液14天。通过组织染色、炎症因子检测、氧化应激指标评估肺损伤。
关于丁香通
公司信息
个人用户
企业机构
无忧采购 轻松科研
- 移动端
粪菌移植通过重塑肠道代谢稳态激活FAM134B介导的内质网自噬改善放射性肺损伤
Fecal microbiota transplantation ameliorates radiation-induced lung injury by reshaping gut metabolic homeostasis to activate FAM134B-mediated ER-phagy.
实验完整度
高包含体内小鼠模型（TLI、FMT、ABS等）、体外细胞实验（Beas-2B和MLE-12）、多组学分析（16S rRNA、代谢组、转录组）以及功能验证（Western blot、免疫荧光、ChIP等），多个层次验证机制。
主要模型
C57BL/6J小鼠全肺照射（TLI）模型 Beas-2B人支气管上皮细胞系 MLE-12小鼠肺上皮细胞系
重点核对
FMT供体菌群来源及抗生素预处理（抗生素鸡尾酒、非吸收抗生素） TLI照射剂量20 Gy（剂量率2.0 Gy/min）及照射后FMT给药方案（200 μL，每日一次，持续14天） 体外AA处理浓度0.5 μM（照射剂量6 Gy） AA体内给药剂量100 mg/kg（口服，每日一次，持续14天） PPARγ抑制剂T0070907的浓度和给药方式（1 mg/kg腹腔注射，每日两次）
摘要
放射性肺损伤（RILI）是胸部放疗的严重并发症，有效的治疗选择有限。本研究证明粪菌移植（FMT）通过调节肠-肺轴对RILI发挥保护作用。在全身肺照射（TLI）小鼠模型中，FMT显著减轻了肺组织病理损伤、炎症反应、氧化应激和纤维化过程中的胶原沉积。同时，FMT改善了肠道运动功能，增强了黏膜屏障完整性，并恢复了TLI引起的肠道菌群多样性和群落结构的失调。代谢组学分析显示，TLI显著破坏了不饱和脂肪酸和花生四烯酸（AA）的代谢，而FMT部分恢复了这些代谢网络。转录组学和超微结构分析表明，RILI抑制了内质网（ER）蛋白质加工并诱导内质网肿胀，而FMT促进了保护性内质网自噬并促进了内质网形态的恢复。综合多组学分析进一步确定了AA代谢是FMT介导保护作用的关键组成部分，其变化与肺组织修复密切相关。进一步的体内和体外实验表明，AA结合并激活核受体PPARγ，导致FAM134B的转录上调，促进保护性内质网自噬并改善RILI。总之，本研究强调了双向肠-肺轴作为RILI进展和干预的治疗靶点，并揭示了FMT通过代谢重塑和激活PPARγ-FAM134B介导的内质网自噬途径赋予保护作用，为潜在的临床转化提供了机制基础。
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
- 粪菌移植是否通过调节肠-肺轴改善放射性肺损伤，其分子机制如何？
- 核心机制
- FMT重塑肠道菌群和代谢稳态，增加花生四烯酸（AA）水平，AA结合并激活核受体PPARγ，PPARγ直接结合FAM134B启动子并转录上调FAM134B，促进保护性内质网自噬，清除受损内质网，从而减轻RILI。
- 主要证据
- 体内TLI小鼠模型显示FMT减轻肺损伤、炎症和纤维化，恢复肠道菌群和代谢；体外细胞实验证实AA促进DNA修复和内质网自噬；分子实验（ChIP、双荧光素酶报告基因）证实PPARγ直接调控FAM134B转录。
- 研究意义
- 揭示肠-肺轴在RILI中的双向调控作用，提供FMT作为全身性干预策略的机制基础，并为靶向肠道菌群代谢物（如AA）和PPARγ-FAM134B轴的临床转化提供理论依据。
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。
评估肠道菌群变化及肠功能
分析RILI对肠道菌群和肠屏障的影响以及FMT的恢复作用。
通过16S rRNA测序分析菌群多样性和组成，测量肠道运动性、AB-PAS染色评估黏膜屏障，观察肠道相对重量。
粪便代谢组学分析
揭示RILI引起的肠道代谢改变及FMT对代谢网络的恢复作用。
采用LC-MS非靶向代谢组学分析粪便代谢物，PCA、火山图、KEGG富集和MSEA分析差异代谢通路。
转录组学和电镜分析内质网形态
鉴定RILI对内质网蛋白加工途径的影响及FMT对内质网自噬的促进作用。
对肺组织进行RNA-seq，KEGG富集分析；透射电镜观察内质网形态和自噬体包裹情况。
多组学关联分析
整合菌群、代谢组和转录组数据，确定花生四烯酸代谢与内质网自噬基因的关联。
通过RDA、相关性网络热图、散点图分析菌群与代谢物、代谢物与ER相关基因的相关性。
体外细胞实验验证AA的细胞保护作用
验证花生四烯酸对受照肺上皮细胞DNA损伤修复和内质网自噬的促进作用。
对Beas-2B和MLE-12细胞进行6 Gy照射，AA处理，检测细胞活力（CCK-8）、活死染色、γH2AX焦点、免疫荧光和Western blot。
分子机制验证
验证AA通过PPARγ转录上调FAM134B的机制。
使用PPARγ抑制剂T0070907，检测FAM134B表达、内质网自噬水平；通过分子对接、ChIP-qPCR和双荧光素酶报告基因验证PPARγ与FAM134B启动子的结合。
体内实验验证AA的治疗效果
确定AA对RILI的最佳治疗剂量及其对PPARγ的依赖性。
对TLI小鼠给予不同剂量AA（10-200 mg/kg）口服14天，评估肺损伤、炎症、氧化应激；并用PPARγ抑制剂共处理验证机制。
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。
验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证免疫效应
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 动物实验 | X射线辐照仪 | X-RAD | 320iX |
| 16S rRNA测序 | 粪便DNA提取试剂盒 | TIANGEN | DP328 |
| NovaSeq 6000测序平台 | Illumina | -- | |
| 代谢组学 | Vanquish超高效液相色谱系统 | Thermo Fisher | -- |
| Orbitrap Q Exactive HF质谱仪 | Thermo Fisher | HF | |
| 转录组测序 | TRIzol试剂 | Invitrogen | -- |
| MGIEasy RNA文库构建试剂盒 | BGI | -- | |
| BGISEQ-500测序平台 | BGI | -- | |
| 氧化应激检测 | 丙二醛检测试剂盒 | Solarbio | -- |
| 谷胱甘肽检测试剂盒 | Solarbio | -- | |
| 肠道运动性分析 | FITC-葡聚糖 | Sigma-Aldrich | -- |
| IVIS Spectrum成像系统 | Caliper | -- | |
| 组织染色 | HE染色液 | Servicebio | -- |
| Masson三色染色试剂盒 | Servicebio | -- | |
| 改良天狼星红染色试剂盒 | Servicebio | -- | |
| AB-PAS染色液 | Servicebio | -- | |
| 组织染色图像采集 | 倒置明场显微镜 | Leica | -- |
| 电镜 | 透射电子显微镜 | FEI | TECNAI G2 TWIN |
| qRT-PCR | PrimeScript逆转录试剂盒 | Takara-Bio | -- |
| SYBR荧光定量试剂盒 | TaKaRa | -- | |
| Western blot | RIPA裂解液 | Beyotime | -- |
| Pierce ECL化学发光试剂盒 | Thermo Fisher | -- | |
| 细胞培养 | DMEM培养基 | Gibco | -- |
| 胎牛血清 | Gemini | -- | |
| 青霉素-链霉素溶液 | -- | -- | |
| 免疫荧光 | Triton X-100 | Sigma | -- |
| Quick Blocker封闭液 | Beyotime | -- | |
| DAPI | -- | -- | |
| 共定位分析 | 内质网示踪剂 | Beyotime | -- |
| 溶酶体示踪剂 | Beyotime | -- | |
| Hoechst 33342 | -- | -- | |
| 活死细胞染色 | Calcein-AM/PI双染试剂盒 | Beyotime | -- |
| Cytation 3活细胞成像系统 | BioTek | -- | |
| CCK-8 | CCK-8试剂盒 | Bioss | -- |
| ELISA | TNF-α ELISA试剂盒 | AMEKO | AE90301Mu |
| IL-6 ELISA试剂盒 | AMEKO | AE90247Mu | |
| IL-1β ELISA试剂盒 | Mlbio | mle098416-J | |
| IL-4 ELISA试剂盒 | Mlbio | mle064310-J | |
| IL-5 ELISA试剂盒 | Mlbio | mle063157-J | |
| IFN-γ ELISA试剂盒 | Mlbio | ml002277 | |
| 双荧光素酶报告基因 | Lipofectamine 2000转染试剂 | Invitrogen | -- |
| Synergy Mx多功能酶标仪 | BioTek | -- | |
| ChIP-qPCR | 染色质免疫沉淀试剂盒 | Beyotime | -- |
| SYBR Green PCR预混液 | YEASEN | -- | |
| 体内实验 | T0070907（PPARγ抑制剂） | Abmole | -- |
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 | C57BL/6J小鼠品系、年龄（6-8周）、照射剂量20 Gy、剂量率2.0 Gy/min、照射野定位（微CT引导、腹部铅屏蔽） 阅读提示：见材料与方法 'Animal model and grouping' 和 'Irradiation study'，及S4 Fig。 |
| FMT干预 | 供体粪便来源、粪便悬液制备浓度（0.1 g/mL）、抗生素预处理方案（ampicillin 1 g/L, neomycin 0.5 g/L, vancomycin 0.5 g/L, metronidazole 1 g/L，5天）、FMT给药体积和频率（200 μL，每日一次，连续14天） 阅读提示：见材料与方法 'Animal model and grouping'、'Collection of fecal samples from donors and preparation of fecal suspensions'。 |
| 肠道菌群分析 | 粪便样本采集、DNA提取试剂盒、16S rRNA区域扩增（V3-V4和V4-V5）、测序平台和读长（NovaSeq 6000，PE250）、生物信息分析流程（QIIME2） 阅读提示：见材料与方法 '16S rRNA sequencing'。 |
| 代谢组学分析 | 粪便样本制备（80%甲醇提取、超声）、LC-MS条件（Vanquish UHPLC + Orbitrap Q Exactive HF）、色谱柱（Hypersil Gold）、数据处理（KEGG富集、MSEA） 阅读提示：见材料与方法 'LC-MS untargeted metabolomics'。 |
| 体外细胞实验 | 细胞系（Beas-2B、MLE-12）、照射剂量6 Gy、AA处理浓度0.5 μM、PPARγ抑制剂T0070907浓度10 μM 阅读提示：见材料与方法 'Cell culture' 和 'Immunofluorescence'，及S9 Fig。 |
| 体内AA治疗 | AA给药剂量（100 mg/kg）、给药方式（口服灌胃）、频率（每日一次，连续14天）、T0070907给药剂量（1 mg/kg）和方式（腹腔注射，每日两次） 阅读提示：见材料与方法 'Animal model and grouping' 和结果部分 'AA activates protective ER-phagy and attenuates RILI in mice'。 |