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炎症性肠病(IBD)严重影响患者生活质量,现有治疗手段存在副作用。研究人员探究异丁酸对 IBD 的治疗效果及机制,发现异丁酸可缓解猪的结肠炎症状。该研究为 IBD 治疗提供新方向。
炎症性肠病(IBD)是一种特殊的肠道慢性炎症疾病,主要包括克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)。患者常被反复腹痛、血便等症状困扰,肠道内短链脂肪酸(SCFAs)水平下降,肠道微生物群失调。目前,虽有多种药物可用于治疗 IBD,但长期使用会带来恶心、腹痛、发热等不良反应,寻找更健康安全的治疗策略迫在眉睫。
在此背景下,东北农业大学的研究人员开展了一项关于异丁酸对 IBD 治疗作用的研究。该研究成果发表在《Research》杂志上。研究发现,异丁酸能够通过宿主 - 微生物群相互作用抵抗 IBD,这一发现为 IBD 的治疗提供了新的理论依据和潜在治疗方法。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:首先,建立了葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的猪结肠炎模型,用于模拟人类 IBD 症状;其次,采用 16S rRNA 测序、宏基因组学、代谢组学等多组学技术,从不同层面探究异丁酸对肠道微生物群、代谢产物以及相关信号通路的影响;此外,还运用了小干扰 RNA(siRNA)转染技术,进一步验证相关基因和信号通路的作用机制。
下面详细介绍研究结果:
- 异丁酸水平与疾病的关系:通过分析公开临床数据、建立 DSS 诱导的小鼠和猪结肠炎模型,研究发现 CD 患者以及患结肠炎的小鼠和猪体内异丁酸水平显著降低,且猪体内异丁酸水平与疾病活动指数(DAI)呈显著负相关。
- 异丁酸对结肠炎的缓解作用:在猪的 DSS 诱导结肠炎模型中,预先喂食异丁酸(NaIB)能显著减轻腹泻、血便、体重下降和结肠缩短等症状。NaIB + DSS 组的 DAI、体重变化、结肠长度、脾脏大小、结肠黏膜形态等指标均明显优于 DSS 组,表明异丁酸对结肠炎具有明显的缓解作用。
- 对肠道微生物群和代谢产物的影响:16S rRNA 分析和宏基因组学研究表明,异丁酸可重塑肠道微生物群,增加益生菌(尤其是罗伊氏乳杆菌Lactobacillus reuteri)的相对丰度,同时促进短链脂肪酸(SCFAs)和有益代谢产物(如吲哚 - 3 - 乳酸、3 - 羟基丁酸 <3 - HB>)的产生。
- 对相关信号通路和免疫细胞的影响:研究发现,异丁酸可激活芳烃受体(AhR)及其下游信号通路,促进 Foxp3+ CD4+ T 细胞的募集,从而缓解结肠炎。同时,异丁酸还能直接激活 G 蛋白偶联受体 109A(GPR109A),促进 Claudin - 1 的表达,改善肠道屏障功能;此外,异丁酸还可抑制 TLR4/MyD88/NF - κB 信号通路,抑制炎症反应。
在讨论部分,研究人员进一步阐述了异丁酸在 IBD 治疗中的重要意义。一方面,异丁酸能够调节肠道微生物群的组成和功能,增加有益菌的丰度,促进有益代谢产物的产生,从而改善肠道微环境;另一方面,异丁酸通过激活 AhR 信号通路、调节免疫细胞功能以及改善肠道屏障功能,发挥抗炎和免疫调节作用。综合来看,该研究表明异丁酸在 IBD 治疗中具有巨大的潜力,为临床治疗 IBD 提供了新的思路和理论支持。但目前对于异丁酸的研究仍处于基础阶段,未来还需要进一步开展临床试验,验证其在人体中的治疗效果和安全性,为 IBD 患者带来新的希望。