婴儿粪便来源的加氏乳杆菌FWJL-4通过产生乙酸减轻实验性坏死性小肠结肠炎

Infant feces-derived Lactobacillus gasseri FWJL-4 mitigates experimental necrotizing enterocolitis via acetate production

作者信息Li-Long Pan, Yudong Sun, Xiaoliang Dong, Zhengnan Ren, Binbin Li, Ping Yang, Le Zhang, Jia Sun
PMID39648298
发布时间2024-01
DOI10.1080/19490976.2024.2430541

实验完整度

包含小鼠NEC模型验证、乙酸补充实验、GPR43抑制剂及GPR41敲除小鼠的机制验证,以及Western blot、免疫荧光等多层级验证。

主要模型

C57BL/6J背景的野生型小鼠 GPR41敲除(GPR41-/-)小鼠 TNBS诱导的NEC小鼠模型

重点核对

L. gasseri FWJL-4和LGG的给药剂量:5×10^8 CFU/只,连续灌胃4天 TNBS诱导NEC的剂量:50 mg/kg,通过灌胃和直肠滴注给药 乙酸(SA)的给药剂量:150 mM/只,连续灌胃4天 GPR43抑制剂GLPG0974的给药剂量:1 mg/kg体重,腹腔注射 GPR41敲除小鼠的使用

摘要

坏死性小肠结肠炎(NEC)是一种危及早产儿生命的疾病,死亡率高。近年研究日益强调肠道菌群失调在NEC发病中的作用。尽管益生菌在预防NEC方面显示出一定疗效,但仍需进一步研究以确定潜在菌株和方法。在本研究中,我们证明了从健康婴儿粪便中分离的新型益生菌株加氏乳杆菌(L. gasseri)FWJL-4显著增强肠道屏障功能,对NEC提供实质性保护。这种保护作用归因于肠道乙酸水平升高。值得注意的是,单独补充乙酸足以减轻NEC,模拟L. gasseri FWJL-4的保护作用。机制上,我们揭示L. gasseri FWJL-4通过产生短链脂肪酸乙酸,激活乙酸盐受体G蛋白偶联受体(GPR)41和GPR43,从而抑制坏死性凋亡并维持杯状细胞和肠细胞的数量。我们的研究结果表明,L. gasseri FWJL-4增强肠道屏障功能以预防NEC,强调了益生菌干预作为NEC预防策略的潜力。

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
L. gasseri FWJL-4是否以及如何保护小鼠免受实验性坏死性小肠结肠炎的损害?
核心机制
L. gasseri FWJL-4通过产生乙酸,激活GPR43和GPR41,抑制回肠坏死性凋亡,维持杯状细胞和肠细胞数量,增强肠道屏障功能。
主要证据
在TNBS诱导的NEC小鼠模型中,L. gasseri FWJL-4显著提高存活率、减轻肠道损伤和炎症,增加乙酸水平;外源性乙酸模拟其保护作用;GPR43抑制剂或GPR41敲除消除这些保护效应。
研究意义
研究表明L. gasseri FWJL-4是预防NEC的有前景的益生菌策略,为未来临床应用提供科学依据。

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

NEC小鼠模型建立及益生菌给予

建立TNBS诱导的NEC小鼠模型,并评估L. gasseri FWJL-4的预防作用

10日龄小鼠给予TNBS(50 mg/kg)诱导NEC,同时提前4天灌胃给予L. gasseri FWJL-4或LGG(5×10^8 CFU/只)或生理盐水。

2

乙酸补充及受体干预

验证乙酸是否介导L. gasseri FWJL-4的保护作用,并确定GPR43和GPR41的参与

对NEC小鼠给予外源性乙酸钠(150 mM),或使用GPR43抑制剂GLPG0974(1 mg/kg)处理或GPR41敲除小鼠,检测肠道损伤和屏障功能。

3

肠道屏障功能评估

评估L. gasseri FWJL-4和乙酸对肠道屏障的改善作用

通过H&E染色、PAS染色、免疫荧光检测紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin、Claudin-1)、MUC2、FABP2表达,检测血清LPS、CRP、SAA水平。

4

细胞死亡类型分析

确定L. gasseri FWJL-4抑制的细胞死亡类型,尤其是坏死性凋亡

Western blot检测GSDMD(焦亡标志)、Caspase-8(凋亡标志)、MLKL及p-MLKL(坏死性凋亡标志)的表达。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
乙酸钠(SA)----
GLPG0974----
MRS培养基----
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒----
Claudin-1抗体Proteintech13050-1-AP
ZO-1抗体Proteintech21773-1AP
Occludin抗体BiowroldAP0765
Caspase-8抗体Proteintech13423-1-AP
GSDMD抗体Proteintech66387-1-IG
MLKL抗体Proteintech66675-1-IG
p-MLKL抗体Abcamab196436
GAPDH抗体AbclonalAC002
CRP ELISA试剂盒MLBio--
SAA ELISA试剂盒MLBio--
LPS ELISA试剂盒MLBio--
MUC2抗体Proteintech27675-1-AP
FABP2抗体Proteintech67691-1-IG
DAPI----
切片机Leica--
数字切片扫描仪3DHISTECH--
荧光显微镜ZeissAxio Imager2
气相色谱-质谱联用仪Thermo Fisher Scientific--

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
NEC模型建立与益生菌给予
小鼠品系及背景;TNBS剂量(50 mg/kg)及给药途径(灌胃和直肠滴注);L. gasseri FWJL-4和LGG的剂量(5×10^8 CFU/只)及给药时间(连续4天,每日一次)。
阅读提示:Methods: Mice and treatments
乙酸补充与受体干预
乙酸钠剂量(150 mM/只)及给药时间(连续4天);GLPG0974剂量(1 mg/kg BW)及给药方式(腹腔注射);GPR41-/-小鼠的使用。
阅读提示:Methods: Mice and treatments; Results: Blocking GPR43 or knocking out GPR41...
组织病理学与免疫荧光检测
回肠取材位置(末端2 cm);固定液(4%多聚甲醛);切片厚度(4 μm);染色方法(H&E、PAS);抗体信息及稀释比例(MUC2 1:500, FABP2 1:200)。
阅读提示:Methods: Histopathological staining; Immunofluorescence staining
Western blot检测蛋白表达
裂解液(RIPA含蛋白酶和磷酸酶抑制剂);抗体信息及稀释比例(如Claudin-1 1:1000, ZO-1 1:1000等);内参(GAPDH)。
阅读提示:Methods: Western blot
SCFA分析
样本类型(回肠内容物、细菌上清液);前处理方法(硫酸去蛋白、乙醚萃取);仪器(GC-MS);定量方法(外标法)。
阅读提示:Methods: Short-chain fatty acid (SCFA) analysis