肠道LGR4信号改变小鼠肝纤维化中的细菌易位、肝内微生物群组成和I型干扰素表达

Intestinal LGR4 Signalling Alters Bacterial translocation, Intrahepatic Microbiota composition, and Type 1 Interferon Expression in Murine Liver Fibrosis.

作者信息Junyan Gao, Bangtao Chen, Cheng Chen, Yanghui Bi
PMID41420724
发布时间2025-12
DOI10.1007/s10753-025-02420-3

实验完整度

包含体外细胞实验(DC2.4和AML12细胞共培养)、条件性基因敲除小鼠模型(Lgr4 cKO)、体内动物模型(CCL4诱导LF)、16S rDNA测序及功能验证(乳杆菌补充及IFNAR1敲除)。

主要模型

C57BL/6J小鼠(CCL4诱导肝纤维化模型) Lgr4肠上皮细胞条件性敲除小鼠(Lgr4kIEC) Ifnar1KO/Lgr4kIEC小鼠 DC2.4细胞(小鼠树突状细胞系)和AML12细胞(小鼠肝细胞系)

重点核对

小鼠品系及性别:雌性C57BL/6J,6-8周龄,体重20±2g CCL4诱导方案:腹腔注射1 mL/kg(橄榄油稀释1:4),每周两次,持续8-12周 Lgr4 cKO小鼠构建:Lgr4FLOX与Vil1Cre交配 乳杆菌灌胃剂量:1×10^9 CFU/200 µL厌氧盐水,每日一次 IFNAR1敲除:Ifnar1KO/Lgr4kIEC小鼠用于阻断IFN1信号

摘要

肝纤维化(LF)与稳态下I型干扰素(IFN1)水平降低、肠道菌群失调、肠漏和肠道细菌易位有关。肝脏富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体4(LGR4)信号驱动LF发展,肠道LGR4稳态维持肠道干细胞。为了探讨肠道LGR4信号在LF中的作用及其与肝内微生物群和IFN1的可能关系,腹腔注射四氯化碳(CCL4)诱导成年C57BL/6J小鼠LF,这些小鼠有或没有肠上皮细胞(IECs)中Lgr4的条件性敲除(cKO)。纤维化小鼠同时按需灌胃细菌。结果显示,野生型小鼠LF导致肠道LGR4减少、肠道通透性和细菌易位增加、肝内IFN1水平降低,以及细菌属乳杆菌属、Dubosiella和双歧杆菌属丰度降低。IECs中Lgr4 cKO显著促进LF,伴随肝内大肠杆菌-志贺氏菌属、克雷伯菌属、不动杆菌属丰度增加,以及乳杆菌属、Dubosiella和双歧杆菌属丰度降低。在没有CCL4攻击的情况下,IECs中Lgr4 cKO也导致肝内大肠杆菌-志贺氏菌增加和乳杆菌减少。在IECs中Lgr4 cKO的小鼠中,灌胃乳杆菌显著减轻LF,伴随肝内大肠杆菌-志贺氏菌、克雷伯菌属和不动杆菌属显著减少,以及肝内乳杆菌和IFN1水平增加;然而,敲除机体IFN1受体消除了乳杆菌介导的LF减轻。DC2.4细胞与乳杆菌或其基因组DNA共培养增加了上清液中IFN-β水平。总之,这项研究表明,减弱的肠道LGR4信号通过增加肠道通透性、改变肝内微生物群组成和降低肝脏IFN1水平来促进LF。

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
肠道LGR4信号在肝纤维化中的作用及其与肝内微生物群和I型干扰素表达的关系。
核心机制
肠道LGR4信号减弱导致肠道通透性增加和细菌易位,改变肝内微生物组成(减少乳杆菌、增加致病菌),并降低肝脏IFN1水平,从而促进肝纤维化。
主要证据
在CCL4诱导的LF小鼠模型中,Lgr4肠上皮细胞敲除加重肝纤维化,伴随肝内Escherichia-Shigella等增加和乳杆菌减少;乳杆菌灌胃可减轻纤维化并增加IFN1,但IFNAR1敲除消除该作用;体外DC2.4细胞共培养证实乳杆菌诱导IFN-β。
研究意义
纠正肝内微生物群和通过调节肠道通透性来调节肝脏IFN1产生可能是遏制肝纤维化的潜在策略。

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

建立肝纤维化小鼠模型及Lgr4 cKO小鼠

诱导肝纤维化并条件性敲除肠上皮细胞中的Lgr4,以研究肠道LGR4信号的作用。

对野生型C57BL/6J小鼠腹腔注射CCL4建立LF模型;通过Lgr4FLOX与Vil1Cre交配获得Lgr4kIEC小鼠,并进一步与Ifnar1KO交配获得Ifnar1KO/Lgr4kIEC小鼠。

2

检测肠道通透性和细菌易位

评估LF和Lgr4 cKO对肠道屏障功能和细菌易位的影响。

通过ELISA检测血清LPS和粪便钙卫蛋白,通过qPCR检测回肠ZO-1和Occludin mRNA水平,通过免疫荧光检测ZO-1蛋白表达,并通过半定量PCR检测血清和肝脏中细菌DNA(btDNA)载量。

3

分析肝内微生物群组成

比较不同基因型和处理下肝内微生物群的多样性和丰度差异。

提取肝组织DNA进行16S rDNA V3-V4区测序,并进行生物信息学分析(PCoA、MDI、差异菌属分析)。

4

乳杆菌补充治疗

验证乳杆菌对Lgr4kIEC小鼠肝纤维化的影响及IFN1信号的介导作用。

在CCL4诱导期间,对Lgr4kIEC和Ifnar1KO/Lgr4kIEC小鼠每日灌胃乳杆菌,评估肝纤维化程度、肝内微生物群和IFN1水平。

5

体外验证乳杆菌诱导IFN-β

验证乳杆菌或其DNA是否直接诱导免疫细胞产生IFN-β。

将热灭活乳杆菌或其基因组DNA与DC2.4细胞或AML12细胞共培养,检测上清液IFN-β水平;并用活乳杆菌处理转染IFN-β启动子报告质粒的DC2.4细胞,检测启动子活性。

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
橄榄油MacklinO815210
小鼠直接PCR试剂盒SelleckB40015
2xPhanta Max Master Mix(含染料)VazymeP525-01
HiScript IV一步法Ultra RT SuperMix(用于qPCR)VazymeR433-01
ChamQ Blue通用SYBR qPCR预混液VazymeQ312-02
QIAquick凝胶回收试剂盒Qiagen28706
双荧光素酶报告基因检测试剂盒VazymeDL101-01
石蜡MacklinP815701
小鼠LPS ELISA试剂盒MEIMIANMM-0634M2
小鼠钙卫蛋白ELISA试剂盒MEIMIANMM-1180M2
羟脯氨酸ELISA试剂盒ElabscienceE-BC-K062-M
小鼠IFN-β ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0033
天狼星红染色LeageneDC0041
Masson染色LeageneDC0032
HiPure微生物DNA提取试剂盒MagenD3148-02
鼠乳杆菌biobwBio-03587
肠乳杆菌ATCC49335
DC2.4细胞OricellM3-1401
AML12细胞PricellaCL-0602
细菌基因组DNA提取试剂盒TiangenDP302
ZO-1抗体ServicebioGB11195
NanoDrop紫外-可见分光光度计Thermo Scientific2000

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
小鼠品系与饲养
小鼠品系(C57BL/6J)、性别(雌性)、年龄(6-8周)、体重(20±2g)、SPF条件、同笼饲养
阅读提示:Materials and Methods: Mice and LF Mouse Model
肝纤维化模型诱导
CCL4剂量(1 mL/kg)、稀释比例(1:4橄榄油)、注射途径(腹腔)、频率(每周两次)、持续时间(8-12周)
阅读提示:Materials and Methods: Mice and LF Mouse Model; Figure 1 legend
Lgr4条件性敲除小鼠构建
Lgr4FLOX与Vil1Cre杂交;若需IFNAR1敲除,则与Ifnar1KO杂交
阅读提示:Materials and Methods: Mice and LF Mouse Model
乳杆菌补充
乳杆菌菌株(L. murinus和L. intestinalis 1:1)、剂量(1×10^9 CFU/200 µL)、溶剂(厌氧盐水)、给药方式(口服)、频率(每日)、时间(CCL4诱导期间)
阅读提示:Materials and Methods: Bacteria Culture and Supplementations; Figure 4 legend
肠道通透性检测
血清LPS、粪便钙卫蛋白、回肠ZO-1和Occludin表达(mRNA和蛋白)、血清和肝脏btDNA载量
阅读提示:Materials and Methods: Determination of btDNA; Biochemical Analysis; Results section 1
肝内微生物群测序
肝脏样本量(200 mg)、DNA提取试剂盒、16S rDNA V3-V4区引物、测序平台(GENE DENOVO)、生物信息学分析流程
阅读提示:Materials and Methods: Liver btDNA Sequencing and Analysis