普通脱硫弧菌通过诱导多器官炎症和氧化应激加重脓毒症

Desulfovibrio vulgaris exacerbates sepsis by inducing inflammation and oxidative stress in multiple organs.

作者信息Rong Wu, Zhichao Yu, Peiheng Guo, Xiaopeng Xiang, Yunong Zeng, Shanshan Fu, Mei Yang, Xintao Huang, Ze Wang, Ali Chen, Yuewei Ge, Xiaoshan Zhao, Wei Xiao
PMID40371102
发布时间2025-04-30
DOI10.3389/fmicb.2025.1574998

实验完整度

包含临床患者样本、小鼠CLP和LPS模型、细胞信号通路分析、组织病理学及氧化应激指标检测等多个独立证据层级,并有明确的功能和机制验证。

主要模型

C57BL/6小鼠CLP脓毒症模型 C57BL/6小鼠LPS内毒素血症模型 患者粪便样本 腹腔巨噬细胞

重点核对

小鼠品系:C57BL/6,雄性,6-8周龄 D. vulgaris灌胃剂量:2×10^8 CFU/只/天,连续7天 CLP手术:盲肠结扎约1cm,18G针穿刺一次 LPS诱导内毒素血症剂量:25mg/kg腹腔注射 生存监测时间:36小时

摘要

脓毒症是一种危及生命的疾病,常导致器官功能障碍和全身炎症,肠道菌群失调在其发病机制中扮演着关键角色。普通脱硫弧菌(D. vulgaris)作为一种潜在致病菌,其在脓毒症中的作用仍不清楚。方法:我们首先使用qPCR评估了脓毒症小鼠和患者粪便中普通脱硫弧菌的丰度。随后,小鼠连续7天口服灌胃普通脱硫弧菌(2×10^8 CFU/只/天),然后进行盲肠结扎穿刺(CLP)手术。我们监测了存活率,评估了器官损伤,并测量了炎症水平。分离腹腔巨噬细胞以分析关键MAPK和NF-κB信号通路的磷酸化。最后,评估了肝脏、肺和肾脏中的氧化应激水平,测量了GSH、CAT和SOD等标志物。结果:脓毒症小鼠和患者粪便中普通脱硫弧菌的丰度显著增加。补充普通脱硫弧菌加重了小鼠脓毒症,导致存活率降低、器官损伤更严重和炎症加剧。腹腔巨噬细胞中MAPK和NF-κB通路的磷酸化显著增强。此外,普通脱硫弧菌放大了多个器官的氧化应激,表现为ROS水平升高和抗氧化酶活性降低。结论:我们的研究结果表明,普通脱硫弧菌通过增强炎症、激活关键免疫信号通路和增加氧化应激来加重脓毒症的进展。这些过程导致器官功能障碍和死亡率增加,突显了普通脱硫弧菌在脓毒症中的潜在致病作用。关键词:脓毒症,巨噬细胞,普通脱硫弧菌,炎症,氧化应激。

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
普通脱硫弧菌在脓毒症发病过程中的具体作用及其对疾病进展的影响。
核心机制
普通脱硫弧菌通过激活腹腔巨噬细胞中的MAPK和NF-κB信号通路,增强炎症反应,并促进多器官氧化应激,从而加剧脓毒症相关的器官损伤和死亡率。
主要证据
通过小鼠CLP模型,发现D. vulgaris灌胃显著降低生存率、加重肝、肾、肺组织病理损伤和细胞凋亡,升高血清TNF-α、IL-1β、IL-6水平,并增强MAPK和NF-κB磷酸化及ROS水平,降低GSH、CAT、SOD活性。
研究意义
为理解肠道菌群在脓毒症中的作用提供了新视角,并提示靶向炎症和氧化应激可能成为减轻普通脱硫弧菌有害作用的潜在治疗策略。

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

检测脓毒症中普通脱硫弧菌丰度

评估脓毒症状态下肠道中普通脱硫弧菌的丰度变化。

收集CLP术后12小时和LPS注射后12小时的小鼠盲肠内容物及脓毒症患者粪便,提取细菌DNA,使用qPCR检测Desulfovibrio属及D. vulgaris、D. piger等菌种的丰度。

2

评估普通脱硫弧菌对脓毒症小鼠生存率和器官功能的影响

验证口服补充普通脱硫弧菌是否加重脓毒症小鼠的死亡率及肝、肾和肠道损伤。

小鼠预先灌胃D. vulgaris(2×10^8 CFU/天)7天后进行CLP手术,监测36小时生存率;术后12小时检测血清ALT、AST、Cr、BUN水平,结肠组织ZO-1、Occludin、Claudin-1的mRNA和蛋白表达;术后6或12小时收集肝、肾、肺组织进行H&E染色和TUNEL染色。

3

检测普通脱硫弧菌对全身及组织炎症的影响

探究普通脱硫弧菌对脓毒症小鼠全身及肝、肾、肺组织炎症反应的影响。

使用ELISA检测血清TNF-α、IL-1β、IL-6水平;免疫组化检测肝、肾、肺组织CD11b+细胞浸润;qPCR检测肝、肾、肺组织中炎症细胞因子和趋化因子(Tnf-α, Il-6, Il-1β, Ccl2, Ccl3, Cxcl2, Cxcl10)的mRNA表达。

4

分析腹腔巨噬细胞中MAPK和NF-κB通路激活

探究普通脱硫弧菌增强炎症的可能分子机制是否涉及MAPK和NF-κB信号通路。

分离CLP小鼠腹腔巨噬细胞,通过Western blot检测JNK、ERK、p38 MAPK和NF-κB p65的总蛋白及磷酸化水平。

5

评估普通脱硫弧菌对多器官氧化应激的影响

检测普通脱硫弧菌对脓毒症小鼠肝、肾、肺组织氧化应激水平的影响。

使用DHE染色检测肝、肾、肺组织ROS水平;使用试剂盒检测组织GSH含量及CAT和SOD酶活性。

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
哥伦比亚血琼脂平板----
普通脱硫弧菌菌株Biobwbio-092027
大肠杆菌O111:B4来源的脂多糖SigmaL2630
蛋白酶K----
核糖核酸酶----
十二烷基硫酸钠----
PCI溶液----
氯仿----
乙酸钠----
SYBR Green预混液TOYOBOQPK-201
TRIzol试剂Invitrogen15596018
逆转录试剂盒TOYOBOFSQ-101
罗氏LightCycler 96实时荧光定量PCR系统Roche--
ALT检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC009-3-1
AST检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC010-3-1
肌酐检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC011-2-1
尿素氮检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC013-2-1
Pierce BCA蛋白检测试剂盒Pierce23225
谷胱甘肽检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA006-2-1
过氧化氢酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA007-1-1
超氧化物歧化酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA001-1-2
二氢乙啶Thermo ScientificD23107
徕卡DMi8显微镜Leica--
TUNEL试剂盒KeyGEN BioTECHKGA1405-100
TNF-α ELISA试剂盒NeobioscienceEMC102a
IL-1β ELISA试剂盒NeobioscienceEMC001b
IL-6 ELISA试剂盒NeobioscienceEMC004
F4/80磁珠抗体Miltenyi Biotec130-110-443
LS分选柱Miltenyi Biotec--
RIPA裂解液BeyotimeP0013C
SAPK/JNK抗体Proteintech66210-1-Ig
磷酸化SAPK/JNK抗体CST9255S
ERK1/2抗体CST4695S
磷酸化ERK1/2抗体CST9101S
NF-κB P65抗体CST8242S
磷酸化NF-κB P65抗体CST3033S
P38 MAPK抗体Proteintech14064-1-AP
磷酸化P38 MAPK抗体CST9211S
ZO-1抗体AffinityAF5145
Occludin抗体AffinityDF7504
Claudin-1抗体AffinityAF0127
HRP标记的山羊抗小鼠IgG (H+L)抗体RayBiotechRM3001
HRP标记的山羊抗兔IgG (H+L)抗体RayBiotechRM3002
增强化学发光检测系统Bio-Rad--
CD11b抗体ServicebioGB11058

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
小鼠模型
小鼠品系、性别、年龄、体重、饲养环境
阅读提示:Materials and methods: Mouse cecal ligation and puncture model
D. vulgaris灌胃
菌株来源、培养条件、灌胃剂量和持续时间
阅读提示:Materials and methods: Desulfovibrio vulgaris culture
CLP手术
麻醉方式、切口大小、结扎位置、穿刺针型号、穿刺次数、术后补液
阅读提示:Materials and methods: Mouse cecal ligation and puncture model
LPS诱导内毒素血症
LPS来源、剂量、注射方式、取材时间
阅读提示:Materials and methods: Mouse endotoxemia model
生存率监测
监测时间点、观察频率和持续时间
阅读提示:Materials and methods: Mouse cecal ligation and puncture model
炎症因子检测
样本类型(血清/组织)、检测时间点、ELISA试剂盒和qPCR引物
阅读提示:Materials and methods: ELISA; Real-time quantitative PCR analysis; Table 3
信号通路分析
巨噬细胞分选方法、抗体信息、蛋白上样量及检测条件
阅读提示:Materials and methods: Peritoneal macrophage sorting; Western blot analysis
氧化应激评估
组织样本制备方法、检测试剂盒型号、DHE浓度和孵育条件
阅读提示:Materials and methods: Measurement of GSH and antioxidant enzyme activities; Measurement of ROS production